Arquitetura de CPU: Ciclos, Pipeline e Instruções
10 – Ciclo de busca: A CPU executa cada instrução em uma série de pequenas etapas:
- Trazer a próxima instrução da memória até o registrador.
- Alterar o contador de programa para indicar a próxima instrução.
- Determinar o tipo de instrução trazida.
- Se a instrução usar uma palavra na memória, determinar onde a palavra está.
- Trazer a palavra dentro de um registrador da CPU, se necessária.
- Executar a instrução.
- Voltar à etapa 1 para iniciar a execução da instrução seguinte.
Este é um ciclo conhecido como Busca-Decodifica-Executa.
11 – O conceito de Pipeline: permite que a execução da instrução seja dividida em muitas partes (uma dúzia ou mais), cada uma manipulada por uma parte dedicada do hardware, e todas elas podem executar em paralelo.
12 – CISC (Complex Instruction Set Computer): Computador com um Conjunto Complexo de Instruções. Esta arquitetura reconhece mais de uma centena de instruções, é mais lenta na execução de instruções e utiliza microprogramação. Enquanto a arquitetura RISC (Reduced Instruction Set Computer), ou Computador com um Conjunto Reduzido de Instruções, reconhece um número limitado de instruções, porém cada instrução é executada com mais rapidez do que em um processador CISC.
13 – Além das instruções aritméticas, as CPUs possuem outras instruções básicas, como operandos lógicos AND/OR/BOOLEAN, também instruções como o Registrador-Memória, que permite que palavras de memória sejam buscadas em registradores, onde podem ser usadas como entradas da ULA (Unidade Lógica e Aritmética) em instruções subsequentes. Outro tipo de instrução é o Registrador-Registrador: uma instrução típica busca dois operandos nos registradores, traz os dois até os registradores de entrada da ULA, efetua alguma operação com eles e armazena o resultado em um dos registradores. Este processo é denominado Ciclo do Caminho de Dados.
14 – Registradores servem para controlar a execução do programa, reter resultados temporários e para outras finalidades. Podem ser divididos em duas categorias: registradores de uso especial e registradores de uso geral. Os registradores de uso especial incluem elementos como o Contador de Programa e o Ponteiro de Pilha. Os de uso geral servem para conter as variáveis locais fundamentais e resultados intermediários de cálculo.