Ciclo de clock da CPU e interpretação de instruções

Question

Sou novo em arquitetura de computadores, mas conheço os principais tópicos desde que o tive como curso antes. Minha pergunta é, na verdade, pouco profunda e relacionada ao ciclo de clock da CPU e como o processador interpreta as instruções durante a execução:

Normalmente, o processador executa instruções em cada ciclo de clock. Se um ciclo se parece com isso:

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Eu quero saber como este single de um ciclo carrega os bits de instrução. Em outras palavras, o CPU interpreta este ciclo baseado em aumentar e diminuir as arestas para que as arestas representem 1s e as arestas descendentes representem 0s?

Por exemplo, se o código da máquina de uma instrução for 1001 (eu sei que na realidade seria 64 bits ou 32 bits baseado na arquitetura do processador), então teremos um único assim:

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Por fim, peço desculpas se meu entendimento for um pouco estranho, mas realmente quero visualizar o quadro geral da "jornada de execução" dentro da CPU.

    

Answer 1

I want to know how this one cycle single carry the instruction bits.

A redação desta pergunta é um pouco difícil de entender. Você quer perguntar "como a CPU recebe instruções ( 1001 ) com uma única linha de clock"?

Isso não acontece. Um sinal de relógio sempre se parece com (4 ciclos):

+--+  +--+  +--+  +--+
|  |  |  |  |  |  |  |
+  +--+  +--+  +--+  +--+

É um metrônomo. Não carrega nenhuma informação além do tempo. Ele mantém todas as partes da CPU trabalhando na mesma velocidade. Existem muitas conexões que transportam sinais dentro de uma CPU. Os sinais levam tempo para mudar (0 - > 1 ou 1 - > 0). Algumas mudam mais rápido, algumas mais lentas. As mudanças ocorrem entre as bordas crescentes (ou as bordas que caem dependendo do design do circuito). A CPU fará o "próximo passo" do cálculo em cada borda de subida (ou queda). Por exemplo, buscar, decodificar, executar, pode levar 3 ciclos. Porque as bordas de subida (ou queda) ocorrem quando os sinais devem ter se estabilizado.

A CPU busca instruções através de outras linhas, como barramentos. Normalmente, o endereço da próxima instrução é colocado no barramento de endereços, a instrução é então colocada no barramento de dados, a CPU o lê do barramento de dados, decodifica, executa. A linha do relógio é apenas para transmitir informações de tempo e não informações de "dados".

O segundo diagrama que você desenhou é o que seria o 1001 se você o transmitisse em série, mas esse é um tópico diferente.

    

Answer 2

o relógio simplesmente aciona a operação na borda ascendente, na borda descendente ou em ambos. Ou seja, a borda de subida pode definir um endereço no barramento e a borda descendente faz com que a memória coloque dados desse endereço no barramento. Para obter uma resposta melhor, você teria que obter a folha de especificações de um determinado dispositivo e ver exatamente quais bordas fazem o quê. É tudo sobre a seleção de dados (através de um endereço) e a movimentação de dados de um endereço para outro. Isso acontece internamente em um dispositivo como uma CPU ou GPU ou externo para os dispositivos, transferindo dados de um dispositivo para outro. Qualquer dado transferido através de uma borda do clock é chamado síncrono. Qualquer dado transferido sem um relógio, como via USB, é chamado assíncrono. Os dados assíncronos têm bits de sobrecarga no fluxo de dados para indicar o início e a parada de um byte de dados, e é por isso que 9600bps (bits) não é = para 9600Bps (Bytes)

    

Answer 3

o ciclo apenas regula a frequência com que um ciclo de execução busca / busca é feito

o que você deve estar olhando é o processo pelo qual você tem uma instrução no contador de programa .. que é copiada para o registrador de endereço de memória, que vai para o barramento de endereços e uma instrução retorna ao registrador de dados de memória também se requer dados em um local de memória, então esse endereço de memória vai para o registrador de endereço de memória e para o barramento de endereços e os dados retornam no registrador de dados de memória. E A instrução é executada. entre no jogo. Esses são os detalhes do que me lembro. Se alguma coisa é como uma "jornada", então é isso, é um processo. O ciclo regula apenas a frequência do processo. A frequência do ciclo de execução da busca.

Você precisa ter uma imagem da CPU e da RAM e, entre elas, o barramento de memória e o barramento de dados. Um barramento de controle. Foi assim que aprendi há 15 anos, sem dúvida, em livros que foram escritos com base em arquiteturas mais antigas do que esses livros. Mas estes são os fundamentos que eu tenho certeza que ainda são ensinados porque coisas mais novas tendem a ser muito complicadas para as pessoas, e não com o que os professores tendem a se familiarizar.