Provádění instrukcí procesorem

Základní model

Fáze instrukčního cyklu

instrukční cyklus = doba zpracování jedné instrukce
4 základní fáze
- fetch - čtení kódu instrukce z paměti
- decode - dekódování instrukce
- execute/memory - provedení instrukce, čtení nebo zápis z/do paměti
- write back - zpětný zápis výsledku do registrů procesoru
každou fázi instrukce vykonává jiná část CPU

Proudové zpracování instrukcí

při sekvenčním zpracování je využita vždy jen část CPU
proudové zpracování umožňuje zpracování více instrukcí v různých fázích
požadavky
- stejná délka zakódovaných instrukcí
- stejná délka jednotlivých fází
- stejná délka provádění instrukcí

CISC vs. RISC

CISC
- složité instrukce (rozsáhlý instrukční soubor)
- různá délka instrukcí
- proměnná délka instrukčního cyklu
- výhoda: účinné instrukce (program obsahuje malé množství instrukcí)
- nevýhoda: obtížné proudové zpracování (instrukce se provádí pomalu)
RISC
- jednoduché instrukce (omezený instrukční soubor)
- instrukce jsou stejné délky
- konstantní délka instrukčního cyklu
- nevýhoda: málo účinné instrukce (program obsahuje velké množství instrukcí)
- výhoda: snadné proudové zpracování (instrukce se provádí rychle)

čtení kódu instrukce
- postupně po 16 bitech (každé čtení = 1 MC, Machine Cycle)
- doba 1 MC závisí i na šířce datové sběrnice (3 nebo 6 taktů hodin)
dekódování, provedení a zpětný zápis
- vyžaduje různý počet (1-19) MC
- každý MC trvá 1 takt hodin nebo 3/6 taktů při práci s pamětí
- současně se provádí čtení další instrukce (MC poté trvá více taktů hodin)

Upravené počítání strojových cyklů

známe-li binární kód dané instrukce, můžeme určit:
- počet MC potřebných pro přečtení (fetch) instrukce
- počet čtení/zápisů do paměti provedených při vykonávání instrukce
pro určení délky instrukčního cyklu je nutné znát počet MC potřebných k dekódování a provedení instrukce