Después de que una CPU completa una instrucción, el flujo típico es:
1. Incrementa el contador del programa (PC): La PC es un registro que contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción que se ejecutará. La CPU incrementa automáticamente la PC para apuntar a la siguiente instrucción en secuencia (a menos que una instrucción de salto o rama lo haya alterado).
2. Obtener la siguiente instrucción: La CPU obtiene las instrucciones ubicadas en la dirección almacenada en la PC desde la memoria.
3. decodifique la instrucción: La instrucción obtenida se decodifica para determinar qué operación debe realizarse y qué operandos (datos) están involucrados.
4. Ejecute la instrucción: La CPU ejecuta la instrucción, realizando la operación especificada. Esto podría implicar acceder a la memoria, realizar operaciones aritméticas o lógicas, manipular registros o controlar el flujo del programa (saltos, ramas, etc.).
5. Escribir (si es necesario): Si la instrucción implica escribir datos en un registro o ubicación de memoria, el resultado se redacta.
Qué lo hace complejo:
* Tipos de instrucciones: Diferentes instrucciones (aritmética, lógica, acceso a la memoria, flujo de control) tienen diferentes rutas de ejecución.
* tubería: Las CPU modernas usan tuberías, donde múltiples instrucciones se procesan simultáneamente en diferentes etapas (obtener, decodificar, ejecutar, escribir). El "siguiente paso" para una instrucción podría entrelazarse con la ejecución de otras instrucciones.
* Predicción de rama: Si la instrucción actual es una rama (salto condicional), la CPU podría tratar de predecir el resultado para evitar esperar a que se evalúe la condición de la rama antes de obtener instrucciones posteriores. Si la predicción es incorrecta, se requiere una descarga de tuberías.
* interrumpe: Los eventos externos (interrupciones) pueden interrumpir la secuencia de ejecución de instrucciones normal, obligando a la CPU a manejar la interrupción antes de reanudar el programa original.
* Cache: El acceso a la memoria es significativamente más rápido si los datos están en la caché de la CPU. El siguiente paso de la CPU podría implicar verificar el caché antes de acceder a la memoria principal.
En resumen, hay un ciclo general, pero los detalles son increíblemente intrincados y dependen de la instrucción y la arquitectura de la CPU. El "siguiente paso" aparentemente simple es un proceso altamente optimizado y complejo.