1. Buscar:
* La unidad de control (Cu) juega un papel central. Obtiene la siguiente instrucción de la memoria. La dirección de la instrucción se mantiene en un registro llamado contador de programa (PC) . El CU envía esta dirección al controlador de memoria.
* La instrucción se recupera de la memoria y se coloca en el registro de instrucciones (ir) .
2. Decodificación:
* La unidad de control (Cu) decodifica la instrucción en el IR. Esto implica determinar qué operación se realizará (por ejemplo, adición, resta, ramificación) e identificar los operandos (los datos sobre los que actuará la operación). La instrucción se divide en sus partes constituyentes (código de operación y operandos).
3. Ejecutar:
* Aquí es donde la unidad lógica aritmética (ALU) entra en juego. El ALU realiza las operaciones aritméticas o lógicas especificadas por la instrucción. Por ejemplo, si la instrucción es agregar dos números, el ALU realizará la adición.
* Los operandos pueden ubicarse en registros (memoria interna rápida de la CPU) o en la memoria principal (memoria externa más lenta). El CU gestiona la transferencia de datos entre registros, memoria y ALU.
4. Almacena:
* Una vez que la ALU ha completado su operación, el resultado a menudo se almacena en un registro o se vuelve a escribir en la memoria. El CU dirige esta transferencia de datos.
5. Repita:
* La PC se incrementa para señalar la siguiente instrucción, y el ciclo comienza nuevamente (buscar, decodificar, ejecutar, almacenar). Este ciclo continúa hasta que el programa termina (por ejemplo, se encuentra una instrucción de alto).
Implicación de otros componentes:
* Registros: Estas son ubicaciones de almacenamiento de alta velocidad dentro de la CPU utilizada para mantener activamente los datos y las instrucciones. Existen diferentes tipos de registros (por ejemplo, registros de uso general, acumulador, banderas).
* Cache: Un recuerdo pequeño y rápido que actúa como un búfer entre la CPU y la memoria principal. Almacenan con frecuencia las instrucciones y los datos, acelerando la ejecución del programa.
* Unidad de gestión de memoria (MMU): Maneja la traducción de direcciones virtuales (utilizadas por el programa) a direcciones físicas (ubicaciones reales en RAM). Esto es crucial para administrar la memoria de manera eficiente y proteger el sistema operativo.
Analogía simplificada:
Imagine un chef (CU) después de una receta (programa). La receta se almacena en un libro de cocina (memoria). El chef lee una instrucción (buscar) a la vez del libro de cocina, comprende qué hacer (decodificación), realiza la acción (ejecutar) y quizás ponga el resultado en una placa (almacén). El chef continúa siguiendo la receta hasta que esté terminada. Los mostradores de la cocina (registros) y la despensa (caché) ayudan al chef a trabajar de manera más eficiente.
Esta es una explicación simplificada. Las CPU modernas emplean técnicas sofisticadas como tuberías, ejecución fuera de orden y arquitectura superscalar para mejorar aún más el rendimiento y ejecutar múltiples instrucciones simultáneamente. Sin embargo, los pasos fundamentales de buscar, decodificar, ejecutar y almacenar siguen siendo centrales para la operación de la CPU.