Dieses Video behandelt die Bausteine einer einfachen CPU, wie sie einzeln funktionieren und wie sie zusammenarbeiten, um eine Reihe von Anweisungen auszuführen, die letztendlich jede Computer-Software zum Laufen bringen.
ZUSAMMENFASSUNG
Um zu verstehen, wie CPUs auf der grundlegendsten Ebene funktionieren, müssen wir mit ihren grundlegendsten Komponenten vertraut sein, diese sind:
• Die Arithmetisch-logische Einheit (ALU): der Rechenmotor des Prozessors, verantwortlich für die Ausführung von arithmetischen, logischen, Vergleichs- und Verschiebeoperationen.
• Die Register: eine Gruppe von kleinen, hochgeschwindigkeitsfähigen Speichereinheiten, die hauptsächlich im Registerfile, im Vektorregisterblock und in der Steuereinheit zu finden sind. Register werden verwendet, um Daten und Anweisungen temporär zu halten, die aktiv von anderen Komponenten verwendet werden, und werden allgemein in drei Typen unterteilt: Allgemeine Register, Spezielle Register und Vektorregister.
• Die Lade-/Speichereinheit: verwaltet den Datentransfer zwischen dem Registerfile des Prozessors und dem externen Speicher.
• Steuereinheit: holt Anweisungen aus dem Speicher, decodiert und führt sie aus, während sie alle anderen Komponenten verwaltet.
Neben diesen Komponenten enthält der Prozessor auch mehrere Subsysteme, die den Speicher und die Daten verwalten, die Sicherheit aufrechterhalten und die Systemleistung verbessern (die Speicherverwaltungseinheit, Caches und der Speichercontroller).
Diese Komponenten arbeiten zusammen, um ein Programm durch einen kontinuierlichen Prozess namens Instruktionszyklus auszuführen. Ein klassischer Instruktionszyklus umfasst 5 Hauptphasen:
• Abrufen: Die nächste Anweisung aus dem Speicher in die Register des Prozessors bringen.
• Dekodieren: Die Anweisung in ihre grundlegendsten Komponenten zerlegen und Signale für andere Komponenten generieren, um sie auf die Ausführung dieser spezifischen Anweisung vorzubereiten.
• Ausführen: Die Anweisung wird von der entsprechenden(n) Komponente(n) ausgeführt.
• Speicher: Daten werden aus dem Speicher geladen oder in den Speicher gespeichert.
• Rückschreiben: Das Ergebnis der Anweisung wird gespeichert.
LINKS
QUELLEN
Die Informationen in diesem Video basieren auf meinem Buch: Inside the Core: Wie die CPU funktioniert.
INHALTSVERZEICHNIS
00:00 Einführung
00:21 Überblick über den Instruktionszyklus und ISAs
01:16 Interne Komponenten des Prozessors
04:15 Takt und Busse
05:04 Phasen des Instruktionszyklus
07:12 Zusätzliches Material
#informatik #cpu #prozessor #anweisungen #computerarchitektur