¿Cuál es el papel de la CPU?
La unidad central de procesamiento (CPU) es un circuito integrado de muy gran escala y es el núcleo informático y la unidad de control del ordenador. Su función es principalmente interpretar instrucciones de computadora y procesar datos en software de computadora.
La unidad central de procesamiento incluye principalmente la unidad lógica aritmética (ALU) y el caché, así como los buses de datos, control y estado que implementan las conexiones entre ellos. Junto con la memoria y los dispositivos de entrada/salida (E/S), se los conoce como los tres componentes principales de una computadora electrónica.
Proceso de trabajo
La CPU recupera instrucciones de la memoria o caché, las coloca en el registro de instrucciones y las decodifica. Descompone una instrucción en una serie de microoperaciones y luego emite varios comandos de control para ejecutar la serie de microoperaciones para completar la ejecución de una instrucción. Las instrucciones son comandos básicos para que las computadoras especifiquen tipos de operaciones y operandos. Una instrucción consta de uno o más bytes, incluido un campo de código de operación, uno o más campos relacionados con la dirección del operando, algunas palabras de estado que representan el estado de la máquina y códigos de característica. Algunas instrucciones también contienen directamente los propios operandos.
Primero, buscar
La primera fase es buscar y recuperar una instrucción (un valor o una secuencia de valores) de la memoria o caché. La ubicación de la memoria la especifica el contador del programa. (El contador del programa contiene un valor utilizado para identificar la ubicación del programa. En otras palabras, el contador del programa registra los rastros de la CPU en el programa).
Segundo, decodificación
La CPU lee datos de la memoria. Las instrucciones extraídas de ella determinan su comportamiento de ejecución. Durante la etapa de decodificación, las instrucciones se dividen en partes significativas. Los valores se interpretan como instrucciones, según lo define la Arquitectura del conjunto de instrucciones de la CPU (ISA). Algunos valores de instrucción son códigos de operación, que indican qué operaciones realizar. Otros valores suelen proporcionar la información necesaria para las instrucciones, como el objetivo de una operación de suma.
Tres. Cumplimiento
Inmediatamente después de las fases de extracción y decodificación, se pasa a la fase de ejecución. En esta etapa, está conectado a varios componentes de la CPU capaces de realizar las operaciones requeridas.
Por ejemplo, si se requiere una operación de suma, se conectaría una unidad lógica aritmética (ALU) a un conjunto de entradas y a un conjunto de salidas. Las entradas proporcionan los valores que se van a sumar y la salida contendrá los resultados de la suma. La ALU contiene un sistema de circuito que facilita la realización de operaciones ordinarias simples y operaciones lógicas (como operaciones de suma y bits) en la salida. Si una operación de suma produce un resultado que es demasiado grande para que la CPU lo procese, el indicador de desbordamiento aritmético se puede configurar en el registro de indicadores.
Cuarto, responder
La última etapa de la reescritura es simplemente reescribir los resultados de la etapa de ejecución en un formato determinado. Los resultados de las operaciones generalmente se escriben en los registros internos de la CPU para un acceso rápido mediante instrucciones posteriores. En otros casos, los resultados de la operación se pueden escribir en una memoria principal más lenta pero más grande y menos costosa. Algunos tipos de instrucciones operan en el contador del programa sin producir resultados directamente. Estos suelen denominarse "saltos" y provocan comportamientos de bucle, ejecución condicional (mediante saltos condicionales) y funciones en el programa. Muchas instrucciones cambian los bits de estado del registro de banderas. Estos indicadores se pueden utilizar para influir en el comportamiento del programa porque a menudo muestran los resultados de varias operaciones. Por ejemplo, utilice la instrucción "comparar" para determinar el tamaño de dos valores y establecer un valor en el registro de banderas según el resultado de la comparación. Este indicador puede determinar la dirección del programa mediante instrucciones de salto posteriores. Después de ejecutar la instrucción y reescribir el resultado, se incrementará el valor del contador del programa, se repetirá todo el proceso y se recuperará una instrucción secuencial normalmente en el siguiente ciclo de instrucción.