Der Prozessor ist eine der Hauptkomponenten eines Computers, der eine Vielzahl von Operationen ausführt. Der Befehlszyklus des Prozessors ist ein wichtiger Teil seiner Arbeit. Es ermöglicht dem Prozessor, die vom Programm zugewiesenen Befehle nacheinander auszuführen. In diesem Artikel werden wir die grundlegenden Befehle und ihre Reihenfolge in der Ausführungsschleife untersuchen.
Die wichtigsten Befehle, die vom Prozessor ausgeführt werden, umfassen arithmetische Operationen (Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division), logische Operationen (UND, ODER, NICHT), Vergleichsoperationen (größer, kleiner, gleich) und viele andere. Jeder Befehl wird in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt und erfordert eine bestimmte Anzahl von CPU-Takten.
Der Prozess der Ausführung des Befehls
Der Prozessorbefehlszyklus besteht aus den folgenden Schritten:
Die Phase zum Abrufen des Befehls (Instruction Fetch) - der Prozessor erhält den folgenden Befehl, den er ausführen muss.
Die Dekodierungsphase des Befehls (Instruction Decode) - der Prozessor analysiert den resultierenden Befehl und bestimmt, welche Operation ausgeführt werden soll und mit welchen Daten.
Die Ausführungsphase des Befehls (Execution) - der Prozessor führt den Befehl selbst aus und führt die erforderlichen Datenoperationen durch.
Daher ist der Prozessorbefehlszyklus die Grundlage für den Computerbetrieb und ermöglicht es dem Prozessor, alle erforderlichen Programmbefehle konsistent auszuführen.
Grundlegende Schritte zum Ausführen von Prozessorbefehlen
Während des Prozessors erfolgt die Ausführung von Befehlen in einer bestimmten Reihenfolge von Schritten. Betrachten Sie die Hauptschritte der Ausführung von Prozessorbefehlen:
1. Befehl extrahieren: im ersten Schritt ruft der Prozessor den Befehl aus dem Programmspeicher ab. Dazu greift es auf eine bestimmte Adresse im Speicher zu, in der der aktuelle Befehl gespeichert ist.
2. Befehl dekodieren: nachdem der Befehl extrahiert wurde, decodiert der Prozessor ihn, dh er bestimmt, welche Operation ausgeführt werden soll und welche Operanden für diesen Vorgang benötigt werden. In diesem Schritt wird auch die Reihenfolge der Vorgänge festgelegt.
3. Operanden erhalten: um eine Operation auszuführen, muss der Prozessor die Operanden abrufen – die Daten, an denen die Operation ausgeführt wird. Operanden können aus den Registern des Prozessors, des Speichers oder anderer Geräte entnommen werden.
4. Ausführen einer Operation: an diesem Punkt wird die im Befehl angegebene Operation direkt ausgeführt. Der Prozessor führt eine Operation für Operanden durch, indem er seine arithmetischen und logischen Blöcke sowie andere Funktionsblöcke verwendet.
5. Ergebnis aufzeichnen: nach Abschluss der Operation wird das Ergebnis der Operation abhängig von dem jeweiligen Befehl und den Programmanforderungen zurück in den Speicher, Register oder andere Geräte geschrieben.
Nachdem alle Schritte des aktuellen Befehls abgeschlossen sind, springt der Prozessor zum nächsten Befehl und wiederholt den Vorgang. Auf diese Weise werden die Befehle nacheinander nacheinander ausgeführt und bilden eine Prozessorbefehlsschleife.
Phase der Anweisung
Der Prozessor empfängt die Anweisung aus dem Speicher, indem er auf die Adresse im Programmzähler zugreift, die die Adresse der nächsten Anweisung enthält. Der Prozessor ruft dann die Anweisungsbyte ab und dekodiert sie, um den Typ der Operation und der Operanden zu bestimmen.
Während des Dekodierungsprozesses wird der Anweisungsstrom in einfachere Operationen analysiert, die für den Prozessor verständlich sind. Auch in dieser Phase können Fehlerprüfungen durchgeführt werden und die nächste auszuführende Anweisung bestimmt werden.
Die Anweisungsphase ist sehr wichtig für die korrekte Ausführung von Prozessorbefehlen. Die korrekte Erkennung und Dekodierung von Anweisungen hängt von der korrekten Funktion des gesamten Prozessors und seiner Fähigkeit ab, die gewünschten Operationen durchzuführen.
Datengewinnung
Der Prozessor verwendet spezielle Befehle, z. B. MOV (move), um Daten abzurufen, die Daten von einem Ort zum anderen kopieren; LOAD (Laden), das Daten aus dem Speicher in das Prozessorregister lädt; und IN (Eingabe), das Daten vom E / A-Gerät liest.
Wenn die Daten empfangen werden, führt der Prozessor die folgende Befehlssequenz aus:
- Legt die Speicheradresse oder den E / A-Port fest, von dem die Daten abgerufen werden sollen.
- Übergabe der Adresse an das entsprechende Prozessorregister.
- Führt einen Befehl zum Abrufen von Daten aus (z. B. MOV, LOAD oder IN).
- Abrufen von Daten aus dem angegebenen Speicherort.
- Speichert die empfangenen Daten im Prozessorregister.
Die empfangenen Daten können vom Prozessor weiter verarbeitet oder an die nächste Stufe des Befehlszyklus weitergeleitet werden.
Das Abrufen von Daten ist ein notwendiger Schritt im Betrieb des Prozessors und ermöglicht es ihm, die Informationen zu erhalten, die für die folgenden Vorgänge erforderlich sind.
