1. Fetch:
* L'unità di controllo (Cu) svolge un ruolo centrale. Prende la prossima istruzione dalla memoria. L'indirizzo dell'istruzione è tenuto in un registro chiamato Counter Program (PC) . Il CU invia questo indirizzo al controller di memoria.
* L'istruzione viene quindi recuperata dalla memoria e inserita nel registro delle istruzioni (IR) .
2. Decodifica:
* L'unità di controllo (Cu) Decodifica l'istruzione nell'IR. Ciò comporta la determinazione di quale operazione deve essere eseguita (ad es. Aggiunta, sottrazione, ramificazione) e identificazione degli operandi (i dati su cui l'operazione agirà). L'istruzione è suddivisa nelle sue parti costituenti (opportunità e operandi).
3. Esegui:
* È qui che l'unità logica aritmetica (ALU) entra in gioco. L'ALU esegue le operazioni aritmetiche o logiche specificate dall'istruzione. Ad esempio, se l'istruzione è quella di aggiungere due numeri, l'Alu eseguirà l'aggiunta.
* Gli operandi potrebbero trovarsi nei registri (memoria della CPU interna veloce) o nella memoria principale (memoria esterna più lenta). Il CU gestisce il trasferimento di dati tra registri, memoria e ALU.
4. Negozio:
* Una volta che l'Alu ha completato il suo funzionamento, il risultato viene spesso archiviato in un registro o scritto in memoria. Il CU dirige questo trasferimento di dati.
5. Ripeti:
* Il PC viene incrementato per indicare l'istruzione successiva e il ciclo ricomincia (prese, decodifica, esecuzione, archivia). Questo ciclo continua fino a quando il programma non termina (ad esempio, si verifica un'istruzione di arresto).
coinvolgimento di altri componenti:
* Registri: Si tratta di posizioni di archiviazione ad alta velocità all'interno della CPU utilizzata per contenere i dati e le istruzioni in fase di elaborazione attiva. Esistono diversi tipi di registri (ad es. Registri per uso generale, accumulatore, bandiere).
* Cache: Una piccola memoria veloce che funge da buffer tra la CPU e la memoria principale. Memorizza le istruzioni e i dati frequentemente accessibili, accelerando l'esecuzione del programma.
* Unità di gestione della memoria (MMU): Gestisce la traduzione di indirizzi virtuali (utilizzati dal programma) a indirizzi fisici (posizioni effettive nella RAM). Ciò è fondamentale per la gestione in modo efficiente della memoria e la protezione del sistema operativo.
Analogia semplificata:
Immagina uno chef (CU) che segue una ricetta (programma). La ricetta è immagazzinata in un libro di cucina (memoria). Lo chef legge un'istruzione (recupera) alla volta dal libro di cucina, capisce cosa fare (decodificare), esegue l'azione (eseguire) e forse mette il risultato su una piastra (archivia). Lo chef continua a seguire la ricetta fino al termine. I contatori della cucina (registri) e la dispensa (cache) aiutano lo chef a lavorare in modo più efficiente.
Questa è una spiegazione semplificata. Le CPU moderne impiegano tecniche sofisticate come il pipelining, l'esecuzione fuori servizio e l'architettura superscalar per migliorare ulteriormente le prestazioni ed eseguire molteplici istruzioni contemporaneamente. Tuttavia, le fasi fondamentali di recupero, decodifica, esecuzione e store rimangono core al funzionamento della CPU.
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