Τι είναι ένας κύκλος FDE εντός της CPU;

Ο κύκλος FDE, ή κύκλος έκτακτης ανάγκης-έκτακτης ανάγκης , είναι η θεμελιώδης διαδικασία με την οποία μια CPU (κεντρική μονάδα επεξεργασίας) πραγματοποιεί οδηγίες. Είναι ένας συνεχής βρόχος που επαναλαμβάνεται έως ότου η CPU τροφοδοτείται ή συναντά μια εντολή HALT. Ακολουθεί μια κατανομή κάθε σταδίου:

* fetch: Η CPU ανακτά την επόμενη εντολή από τη μνήμη. Η θέση της επόμενης εντολής αποθηκεύεται συνήθως σε ένα μητρώο που ονομάζεται Counter Program (PC). Ο υπολογιστής αυξάνεται μετά από κάθε πρόσληψη για να δείξει την επόμενη εντολή σε σειρά.

* Αποκάλυψη: Η εντολή που έχει ληφθεί αποκωδικοποιείται. Αυτό περιλαμβάνει τη μετάφραση του δυαδικού κώδικα της διδασκαλίας σε ένα σύνολο σημάτων που μπορεί να κατανοήσει και να ενεργήσει η CPU. Ο αποκωδικοποιητής προσδιορίζει τη λειτουργία που πρόκειται να εκτελεστεί (π.χ. προσθήκη, αφαίρεση, πρόσβαση μνήμης) και οι τελεστές (τα δεδομένα που θα χρησιμοποιήσει η λειτουργία). Αυτό το στάδιο μπορεί να περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των μητρώων ή των θέσεων μνήμης.

* Εκτέλεση: Η CPU πραγματοποιεί την αποκωδικοποιημένη εντολή. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την εκτέλεση μιας αριθμητικής λειτουργίας, τη μετακίνηση δεδομένων μεταξύ των καταχωρητών ή της μνήμης ή τον έλεγχο της ροής εκτέλεσης (π.χ. διακλάδωση σε διαφορετικό μέρος του προγράμματος). Το αποτέλεσμα της εκτέλεσης μπορεί να αποθηκευτεί σε μια τοποθεσία μητρώου ή μνήμης.

με απλούστερους όρους: Φανταστείτε μια συνταγή (το πρόγραμμα). Ο κύκλος FDE είναι σαν ένας σεφ μετά τη συνταγή:

* fetch: Ο σεφ διαβάζει το επόμενο βήμα στη συνταγή.

* Αποκάλυψη: Ο σεφ κατανοεί τι σημαίνει το βήμα (π.χ. "Ανακατέψτε το αλεύρι και τη ζάχαρη").

* Εκτέλεση: Ο σεφ εκτελεί το βήμα (στην πραγματικότητα αναμιγνύει το αλεύρι και τη ζάχαρη).

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Οδηγός Οδηγίας Αρχιτεκτονική (ISA): Οι λεπτομέρειες του κύκλου FDE ποικίλλουν ανάλογα με το ISA της CPU. Διαφορετικές ISA έχουν διαφορετικές μορφές διδασκαλίας και τρόπους κωδικοποίησης οδηγιών.

* Pipelining: Οι σύγχρονες CPU χρησιμοποιούν αγωγούς, οι οποίες επικαλύπτουν τα στάδια FDE πολλαπλών οδηγιών. Αυτό αυξάνει σημαντικά τη συνολική απόδοση οδηγιών. Ενώ η έννοια της εκτέλεσης-έκτακτης execute παραμένει κεντρική, η εκτέλεση δεν είναι αυστηρά διαδοχική.

* Διακοπές: Ο κύκλος FDE μπορεί να διακόψει από εξωτερικά συμβάντα (όπως η είσοδος πληκτρολογίου ή ένα σήμα χρονοδιακόπτη), προκαλώντας την προσωρινή αναστολή της τρέχουσας εντολής και τη διακοπή της διακοπής.

Ο κύκλος FDE είναι ο βασικός μηχανισμός με τον οποίο εκτελούνται όλα τα προγράμματα υπολογιστών. Η κατανόηση της βασικής δομής της είναι ζωτικής σημασίας για να πιάσει τον τρόπο λειτουργίας CPU σε χαμηλό επίπεδο.