Όταν εκτελείται μια εντολή σε ένα πρόγραμμα, τι συμβαίνει η μνήμη του επεξεργαστή;

Όταν εκτελείται μια εντολή σε ένα πρόγραμμα, πολλά πράγματα συμβαίνουν στον επεξεργαστή και τη μνήμη, ανάλογα με τον τύπο της διδασκαλίας:

1. Λήψη: Ο επεξεργαστής λαμβάνει τις οδηγίες από τη μνήμη. Η διεύθυνση της εντολής διατηρείται συνήθως σε ένα μητρώο που ονομάζεται Counter Program (PC). Η εντολή ανακτάται από τη θέση μνήμης που υποδεικνύεται από τον υπολογιστή και τοποθετείται σε εσωτερικό μητρώο εντός της CPU.

2. Αποκωδικοποίηση: Ο επεξεργαστής αποκωδικοποιεί την εντολή που έλαβε. Αυτό συνεπάγεται τη διάσπαση της εντολής στα συστατικά μέρη της (Opcode και Toperands). Ο OPCODE καθορίζει τη λειτουργία που πρόκειται να εκτελεστεί, ενώ οι τελεστές προσδιορίζουν τα δεδομένα που θα χρησιμοποιηθούν.

3. Εκτέλεση: Ο επεξεργαστής εκτελεί την εντολή. Αυτό περιλαμβάνει διάφορα βήματα:

* αριθμητικές/λογικές λειτουργίες: Εάν η εντολή είναι μια αριθμητική (προσθήκη, αφαίρεση κ.λπ.) ή λογική λειτουργία (και, ή, XOR κ.λπ.), ο επεξεργαστής εκτελεί την καθορισμένη λειτουργία στους τελεστές (που μπορεί να βρίσκονται σε μητρώα ή μνήμη). Το αποτέλεσμα είναι συνήθως αποθηκευμένο σε ένα μητρώο.

* Μεταφορά δεδομένων: Εάν η εντολή είναι μια εντολή μεταφοράς δεδομένων (όπως `mov` ή` load '), τα δεδομένα μετακινούνται μεταξύ καταχωρητών, μεταξύ ενός μητρώου και μνήμης ή μεταξύ θέσεων μνήμης. Αυτό περιλαμβάνει την πρόσβαση στη μνήμη για να διαβάσετε ή να γράψετε δεδομένα.

* Ροή ελέγχου: Εάν η εντολή είναι μια εντολή ροής ελέγχου (όπως `jump`,` branch`, `call`,` return`), ο επεξεργαστής αλλάζει την τιμή του υπολογιστή. Αυτό μεταβάλλει την ακολουθία των οδηγιών που εκτελούνται. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει συνθήκες ελέγχου (π.χ., σε υποκατάστημα υπό όρους) και ενημέρωση του υπολογιστή ανάλογα.

* είσοδος/έξοδος: Εάν η εντολή περιλαμβάνει εισροή/έξοδο (I/O), ο επεξεργαστής αλληλεπιδρά με περιφερειακές συσκευές (π.χ. πληκτρολόγιο, μονάδα δίσκου, κάρτα δικτύου). Αυτό συχνά συνεπάγεται την ολοκλήρωση της λειτουργίας I/O.

4. Εγγραφή (μερικές φορές): Το αποτέλεσμα της εντολής μπορεί να γραφτεί πίσω στη μνήμη ή σε ένα μητρώο. Δεν είναι όλες οι οδηγίες να τροποποιούν τη μνήμη ή τις εγγραφές.

Ο ρόλος της μνήμης:

* Αποθήκευση οδηγιών: Οι οδηγίες του προγράμματος αποθηκεύονται στη μνήμη.

* Αποθήκευση δεδομένων: Τα δεδομένα που λειτουργεί το πρόγραμμα αποθηκεύονται επίσης στη μνήμη.

* Ανάγνωση και γραφή: Ο επεξεργαστής διαβάζει οδηγίες και δεδομένα από τη μνήμη και γράφει δεδομένα πίσω στη μνήμη. Η ταχύτητα της πρόσβασης μνήμης είναι ένας κρίσιμος παράγοντας στη συνολική απόδοση του συστήματος. Η μνήμη cache διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην επιτάχυνση αυτής της διαδικασίας.

Συνοπτικά, η εκτέλεση μιας εντολής περιλαμβάνει μια συντονισμένη προσπάθεια μεταξύ της μονάδας ελέγχου του επεξεργαστή (παρακράτηση, αποκωδικοποίηση, εκτέλεση), αριθμητική λογική μονάδα (ALU) (λειτουργίες εκτέλεσης) και μνήμη (παρέχοντας οδηγίες και δεδομένα). Οι συγκεκριμένες λειτουργίες στη μνήμη εξαρτώνται από τον τύπο διδασκαλίας που εκτελείται.