Τι συμβαίνει όταν εξετάζετε την επεξεργασία που προ -διαμορφώνεται από έναν υπολογιστή;

Όταν εξετάζουμε την επεξεργασία που εκτελείται από έναν υπολογιστή, συμβαίνουν πολλά βασικά πράγματα:

1. fetch: Ο υπολογιστής ανακτά οδηγίες από τη μνήμη. Η θέση της επόμενης οδηγίας αποθηκεύεται συνήθως σε έναν μετρητή προγράμματος (PC).

2. Αποκάλυψη: Η ανακτημένη εντολή ερμηνεύεται. Η μονάδα ελέγχου της CPU αποκρυπτογραφεί τον OPCode της εντολής (η λειτουργία που πρόκειται να εκτελεστεί) και τους τελεστές (τα δεδομένα που θα ενεργούν). Αυτό περιλαμβάνει τον εντοπισμό του τύπου λειτουργίας (αριθμητική, λογική, πρόσβαση μνήμης κ.λπ.) και εντοπισμός των σχετικών δεδομένων.

3. Εκτέλεση: Η αριθμητική μονάδα λογικής της CPU (ALU) πραγματοποιεί την εντολή. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την εκτέλεση υπολογισμών, λογικών συγκρίσεων, κίνησης δεδομένων ή άλλων λειτουργιών.

4. Αποθήκη: Το αποτέλεσμα της εκτέλεσης είναι γραμμένο στη μνήμη ή σε ένα μητρώο. Αυτό ενημερώνει την κατάσταση του συστήματος με βάση το αποτέλεσμα της διδασκαλίας.

5. Επαναλάβετε: Ο μετρητής του προγράμματος αυξάνεται (συνήθως) και ο συνολικός κύκλος επαναλαμβάνεται με την επόμενη εντολή. Αυτός ο κύκλος έκθεσης-έκτακτης ανάγκης (συχνά συντομεύεται σε F-D-E-S ή παρόμοιο) συνεχίζεται έως ότου το πρόγραμμα τερματιστεί ή συναντήσει μια διακοπή.

Πέρα από τον βασικό κύκλο:

* Διαχείριση μνήμης: Η CPU αλληλεπιδρά με τη μνήμη, διαχειρίζεται την πρόσβαση σε δεδομένα και οδηγίες. Αυτό περιλαμβάνει τη διαχείριση της εικονικής μνήμης, της προσωρινής αποθήκευσης και της ενδεχομένως της αλληλεπίδρασης με διάφορους ελεγκτές μνήμης.

* είσοδος/έξοδος (I/O): Η CPU αλληλεπιδρά με περιφερειακές συσκευές (πληκτρολόγιο, ποντίκι, δίσκους, διεπαφές δικτύου κ.λπ.) μέσω λειτουργιών εισόδου/εξόδου, που συχνά περιλαμβάνουν διακοπές για την αντιμετώπιση ασύγχρονων συμβάντων.

* Διακοπές: Τα εξωτερικά συμβάντα ή εξαιρέσεις (π.χ. διαίρεση με μηδέν) μπορούν να διακόψουν την κανονική ροή εκτέλεσης, προκαλώντας την CPU να χειριστεί το συμβάν πριν επαναλάβει το πρόγραμμα.

* Παράλληλη επεξεργασία: Οι σύγχρονες CPU χρησιμοποιούν συχνά τεχνικές όπως η Pipelining, η Multi-Core Processing και η SIMD (μονή εντολή, πολλαπλά δεδομένα) για την εκτέλεση πολλαπλών οδηγιών ταυτόχρονα, αυξάνοντας σημαντικά την απόδοση.

* αλληλεπίδραση λειτουργικού συστήματος: Η CPU αλληλεπιδρά σε μεγάλο βαθμό με το λειτουργικό σύστημα (OS), το οποίο διαχειρίζεται πόρους, προγραμματίζει διαδικασίες και παρέχει υπηρεσίες σε εφαρμογές.

Στην ουσία, η επεξεργασία ενός υπολογιστή περιλαμβάνει έναν συνεχή βρόχο των οδηγιών ανάληψης, την αποκρυπτογράφηση τους, την εκτέλεση των σχετικών λειτουργιών και την αποθήκευση των αποτελεσμάτων. Η πολυπλοκότητα προκύπτει από την αλληλεπίδραση αυτών των βασικών βημάτων με τη διαχείριση μνήμης, τις λειτουργίες I/O, τον χειρισμό διακοπής και τις τεχνικές παράλληλης επεξεργασίας.