Bu yazı, özellikle kayıtlara ve talimatların yürütme döngüsüne odaklanarak CPU işlemleriyle ilgili temel kavramları kapsar. Burada program sayacının, komut yazmacının ve CPU yazmaçlarının işlevlerinin yanı sıra komut döngüsü ve makine döngüsünün aşamalarını tartışacağız. Bu makalede bilgisayar mimarisinin bu kritik bileşenlerini açıklığa kavuşturmaya yardımcı olacak ayrıntılı açıklamalar bulacaksınız.
Program Sayacı’nın İşlevi Nedir?
Program sayacı (PC), CPU içinde yürütülecek bir sonraki talimatın göstergesi olarak görev yapan çok önemli bir kayıttır. Başlıca işlevleri şunları içerir:
- Takip Talimatı Sırası: Program sayacı, CPU’nun alması ve yürütmesi gereken bir sonraki talimatın hafıza adresini tutar. Talimatlar işlenirken bilgisayar artar ve sonraki talimatın adresine gider.
- Kontrol Akışı Yönetimi: Bilgisayar, programların kontrol akışını yönetmek için hayati öneme sahiptir. CPU’nun talimat dizilerini doğru sırada yürütmesine yardımcı olarak sorunsuz çalışmayı sağlar.
- Atlamaları ve Dalları Yönetme: Bir program bir atlama veya dallanma gerektirdiğinde (örneğin, döngülerde veya koşullu ifadelerde), program sayacı bir sonraki talimatın bulunduğu belirli adresi işaret edecek şekilde güncellenebilir, bu da doğrusal olmayan yürütmeye izin verir .
Talimat Kaydı Ne İçindir?
Talimat kaydı (IR), CPU’da yürütülmekte olan talimatı geçici olarak tutan bir diğer önemli kayıttır. İşlevleri şunları içerir:
- Mevcut Talimatın Saklanması: IR, bellekten getirilen talimatı saklayarak CPU’nun kodunu çözmesine ve yürütmesine olanak tanır.
- Talimat Kod Çözmeyi Kolaylaştırma: Talimatı tutarak IR, CPU’nun gerekli işlemleri ve işlenenleri anlamak için onu analiz etmesini ve kodunu çözmesini sağlar.
- Kontrol Ünitesi ile Arayüz Oluşturma: Talimat kaydı, talimatın yürütülmesini yönetmek, yürütmeye hazır olduğunda sinyal vermek ve doğru işlemeyi sağlamak için kontrol ünitesi ile yakın çalışır.
Bir Öğretim Döngüsünün Bölündüğü Üç Aşama Nelerdir?
Talimat döngüsü tipik olarak üç ana aşamaya ayrılır:
- Fetch Aşaması: Bu aşamada CPU, adresi tanımlamak için program sayacını kullanarak talimatı bellekten alır. Getirilen talimat daha sonra talimat kaydına yüklenir.
- Kod Çözme Aşaması: Bu aşamada CPU, hangi işlemin gerçekleştirilmesi gerektiğini belirlemek için talimat kaydında tutulan talimatın kodunu çözer ve gerekli işlenenleri tanımlar.
- Yürütme Aşaması: Son aşamada CPU, kodu çözülmüş talimatı yürütür ve aritmetik hesaplamaları, veri aktarımını veya kontrol eylemlerini içerebilecek gerekli işlemleri gerçekleştirir.
CPU Kayıtları Ne İçindir?
CPU kayıtları, CPU içinde aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli işlevlere hizmet eden küçük, hızlı depolama konumlarıdır:
- Veri Depolama: Kayıtlar, CPU’nun işlediği verileri geçici olarak tutar ve hızlı erişim ve manipülasyona olanak tanır.
- Talimat Yönetimi: Kayıtlar, program sayacını, talimat kaydını ve diğer operasyonel kayıtları tutmak da dahil olmak üzere, yürütme sırasında talimatların yönetilmesine yardımcı olur.
- Kontrol Bilgileri: Bazı kayıtlar, CPU’yu işlemlerin sonuçları hakkında bilgilendiren ve gelecekteki işleme kararlarını etkileyen durum bayrakları veya durum kodları gibi kontrol bilgilerini saklar.
Makine Çevrimi Nedir?
Makine döngüsü, makine düzeyinde bir talimatı yürütmek için gereken adımları kapsayan bir CPU’nun temel işlem döngüsünü ifade eder. Tipik olarak aşağıdaki aşamalardan oluşur:
- Fetch: Talimat döngüsünün getirme aşamasına benzer şekilde, bu adım bellekten bir talimatın alınmasını içerir.
- Decode: Gerekli işlemleri ve işlenen konumlarını belirlemek için getirilen talimatın kodu çözülür.
- Execute: CPU, talimat tarafından tanımlanan, aritmetik, mantık veya kontrol fonksiyonlarını içerebilen işlemleri gerçekleştirir.
- Depola (gerekirse): Yürütmeden sonra, herhangi bir sonuç tekrar belleğe saklanabilir veya daha sonraki işlemler için uygun kayıtlara aktarılabilir.
Bu makalenin çeşitli CPU bileşenlerinin işlevleri ve talimat döngüsü hakkında bilgi edinmenize yardımcı olacağını umuyoruz. Bu açıklamanın, bir bilgisayar sistemi içindeki programların yürütülmesini kolaylaştırmak için bu öğelerin birlikte nasıl çalıştığını açıklığa kavuşturduğuna inanıyoruz.
