Dopo che una CPU ha completato un'istruzione, il flusso tipico è:
1. Incrementa il contatore del programma (PC): Il PC è un registro che contiene l'indirizzo di memoria dell'istruzione successiva da eseguire. La CPU aumenta automaticamente il PC per indicare l'istruzione successiva in sequenza (a meno che un'istruzione di salto o di ramo non lo abbia modificato).
2. Prendi l'istruzione successiva: La CPU recupera le istruzioni situate all'indirizzo memorizzate nel PC dalla memoria.
3. Decodifica l'istruzione: L'istruzione recuperata viene decodificata per determinare quale operazione deve essere eseguita e quali operandi (dati) sono coinvolti.
4. Eseguire l'istruzione: La CPU esegue l'istruzione, eseguendo l'operazione specificata. Ciò potrebbe comportare l'accesso alla memoria, l'esecuzione di operazioni aritmetiche o logiche, manipolando i registri o il flusso del programma di controllo (salti, rami, ecc.).
5. RIVISIONE (se necessario): Se l'istruzione prevede la scrittura di dati in un registro o una posizione di memoria, il risultato è scritto.
Cosa lo rende complesso:
* Tipi di istruzioni: Diverse istruzioni (aritmetica, logica, accesso alla memoria, flusso di controllo) hanno percorsi di esecuzione diversi.
* Pipeline: Le CPU moderne usano pipelining, in cui vengono elaborate più istruzioni in diverse fasi (recupero, decodifica, eseguire, scrivere). Il "passo successivo" per un'istruzione potrebbe essere intrecciato con l'esecuzione di altre istruzioni.
* Previsione del ramo: Se l'istruzione corrente è un ramo (salto condizionale), la CPU potrebbe provare a prevedere il risultato per evitare di attendere la valutazione della condizione di ramo prima di recuperare le istruzioni successive. Se la previsione è sbagliata, è richiesto un flush di pipeline.
* Interrompi: Gli eventi esterni (interrupt) possono interrompere la normale sequenza di esecuzione delle istruzioni, costringendo la CPU a gestire l'interrupt prima di riprendere il programma originale.
* Cache: L'accesso alla memoria è significativamente più veloce se i dati si trovano nella cache della CPU. Il prossimo passo della CPU potrebbe comportare il controllo della cache prima di accedere alla memoria principale.
In breve, c'è un ciclo generale, ma i dettagli sono incredibilmente intricati e dipendono dall'istruzione e dall'architettura della CPU. Il "prossimo passo" apparentemente semplice è un processo altamente ottimizzato e complesso.
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