Τι είναι ο κύκλος υπολογιστών;

Ένας κύκλος υπολογιστών, γνωστός και ως κύκλος μηχανής ή κύκλος εντολών, είναι η βασική διαδικασία που χρησιμοποιεί η κεντρική μονάδα επεξεργασίας του υπολογιστή (CPU) για να εκτελέσει μια ενιαία εντολή. Είναι ένα θεμελιώδες δομικό στοιχείο για το πώς ένας υπολογιστής εκτελεί οποιαδήποτε εργασία. Ενώ οι λεπτομέρειες ποικίλλουν ελαφρώς ανάλογα με την αρχιτεκτονική της CPU, ο γενικός κύκλος συνήθως περιλαμβάνει αυτά τα τέσσερα στάδια:

1. fetch: Η CPU ανακτά την επόμενη εντολή από τη μνήμη. Η διεύθυνση της εντολής πραγματοποιείται σε ειδικό μητρώο που ονομάζεται Counter Program (PC). Η εντολή λαμβάνεται από τη θέση μνήμης που καθορίζεται από τον υπολογιστή.

2. Αποκάλυψη: Η CPU αποκωδικοποιεί την προσαυξημένη οδηγία για να κατανοήσει ποια λειτουργία πρέπει να εκτελέσει και ποια δεδομένα πρέπει να λειτουργήσει. Αυτό συνεπάγεται τη διάσπαση της εντολής στα συστατικά μέρη της (Opcode και Toperands).

3. Εκτέλεση: Η CPU εκτελεί τη λειτουργία που καθορίζεται από την εντολή. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει αριθμητικούς υπολογισμούς, λογικές λειτουργίες, κίνηση δεδομένων ή αλλαγές ροής ελέγχου (όπως διακλάδωση). Η αριθμητική λογική μονάδα (ALU) συχνά εμπλέκεται σε αυτό το στάδιο.

4. Αποθήκη: Η CPU αποθηκεύει το αποτέλεσμα της λειτουργίας πίσω στη μνήμη ή σε ένα μητρώο. Ο μετρητής προγράμματος (PC) ενημερώνεται για να δείξει την επόμενη εντολή που θα εκτελεστεί.

με απλούστερους όρους: Φανταστείτε μια συνταγή (πρόγραμμα). Ο κύκλος υπολογιστών είναι σαν να ακολουθείτε ένα βήμα σε αυτή τη συνταγή:

* fetch: Διαβάστε το επόμενο βήμα στη συνταγή.

* Αποκάλυψη: Κατανοήστε τι σας λέει το βήμα (π.χ. "Ανακατέψτε το αλεύρι και τη ζάχαρη").

* Εκτέλεση: Κάνετε το βήμα (ανακατέψτε το αλεύρι και τη ζάχαρη).

* κατάστημα: Βάλτε το αποτέλεσμα (μικτά συστατικά) στην άκρη.

Αυτά τα τέσσερα βήματα επαναλαμβάνονται συνεχώς, οι οδηγίες επεξεργασίας το ένα μετά το άλλο, μέχρι να ολοκληρωθεί το πρόγραμμα. Η ταχύτητα με την οποία ολοκληρώνεται αυτός ο κύκλος (που μετράται στο Hertz ή κύκλοι ανά δευτερόλεπτο) αποτελεί βασικό παράγοντα για τον προσδιορισμό της συνολικής απόδοσης της CPU. Οι σύγχρονες CPU χρησιμοποιούν συχνά τεχνικές όπως η Pipelining για να επικαλύπτονται τα στάδια των πολλαπλών οδηγιών, αυξάνοντας σημαντικά την ταχύτητα εκτέλεσης.