Организация на изпълнението на инструкциите в процесорите. Паралелно изпълненеие

2.2. Организация на изпълнението на инструкциите в процесорите. Паралелно изпълнение на инструкциите

Етапи при изпълнение на машинната инструкция

Доброто познаване на процесите в цифровите процесори се основава на действията на основния (първичния) организационен алгоритъм за функциониране на процесора, или така наречения цикъл от инструкции. Еволюцията в компютърната архитектура, създава и прилага много нови организационни принципи, водещи до тази високата производителност, на която сме свидетели. Този процес е много активен. Водещите фирми работят активно по техническата реализация на множество нови организационни принципи, отнасящи се до максималното оползотворяване на реалния паралелизъм, което се изразява не само в апаратно-архитектурното развитие, но и до алгоритмите за неговото оптимално управление.
В представената на блок-схема на цикъла от инструкции ясно се различават два основни етапа – доставяне (fetch) на машинната инструкцията от оперативната памет в регистъра на инструкцията и изпълнение (execution) на инструкция.

Фиг. 1 Първичен организационен алгоритъм (цикъл от инструкции)

Прочитането на инструкцията става от адрес, който се формира автоматично в програмния брояч. Адресът на инструкцията е нейния начален адрес, съдържащ нейния код на операцията (КОП). При доставяне на инструкцията, в зависимост от дължината й, от ширината на данновата шина и от структурата на физическата памет, програмният брояч се модифицира (инкрементно) така, че съдържанието му в края на този етап винаги представлява следващия адрес. Прочитането и доставянето на инструкция или операнд от паметта ще наричаме още извличане. Извличането на инструкцията от оперативната памет в регистъра на инструкцията, при тази първоначална класическа постановка, се осъществява от централното управляващо устройство ЦУУ ().
Очевидно е, че в организационно отношение, изчислителният процес се управлява в един цикъл от безкрайно повтарящи се действия:
…… / доставяне / изпълнение / преход /, / доставяне / изпълнение / преход /,
/ доставяне / изпълнение / преход/, / доставяне / изпълнение / преход/,
и т.н. ......
Този безкраен цикъл представлява основният алгоритъм, по който работи централното управляващо устройство и се нарича цикъл от инструкции. Този безкраен цикъл на доставяне на машинна инструкция, изпълнение на заповяданото от нея действие и преход към следващата инструкция представлява първичния организационен алгоритъм за автоматично функциониране на цифровата машина като универсален изчислител. Този алгоритъм е заложен в централното управляващо устройство като краен управляващ автомат.