Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
1. Vstup:
* Vstup používateľa: Proces začína vstupom používateľa. Môže to byť čokoľvek z písania na klávesnici, kliknutím na myš, rozprávaním do mikrofónu alebo údajov pochádzajúcich zo sieťového pripojenia.
* Vstupné zariadenia: Vstupné zariadenia (klávesnica, myš, mikrofón, sieťová karta) Prevádzajte akcie používateľa na digitálny signál (binárny kód - 0s a 1s), ktorému počítač môže porozumieť.
* Prenos do pamäte: Tento digitálny signál sa potom prenesie do hlavnej pamäte počítača (RAM - náhodná prístupová pamäť) prostredníctvom systému vstupu/výstupu (I/O) systému a autobusov systému.
2. Načítanie inštrukcií:
* Program Counter (PC): CPU (centrálna spracovateľská jednotka), „mozog“ počítača, udržiava špeciálny register s názvom Programový počítadlo. PC obsahuje adresu pamäte * Next * Inštrukcie, ktorá sa má vykonať.
* načítať cyklus: CPU načíta (načíta) inštrukciu umiestnenú na adrese pamäte určenej počítačom.
* Inštrukčný register (IR): Inštrukcia načítaná je umiestnená v inom špeciálnom registri v rámci procesora s názvom Inštrukčný register.
3. Inštrukcia Decode:
* Dekódovanie inštrukcie: Riadiaca jednotka v rámci CPU analyzuje pokyny uložené v registri inštrukcií. Tento proces sa nazýva dekódovanie.
* OPCODE A OPERACIS: Inštrukcia je rozdelená na dve hlavné časti:
* OPCODE (Operation Code): To povie CPU *, čo * bude vykonávať (napr. Pridať, odpočítať, presunúť údaje, preskočiť do inej časti programu).
* Operands: Tieto špecifikujú * kde * údaje potrebné pre operáciu sú umiestnené (napr. Adresy pamäťových čísel, ktoré sa majú pridať, register na uloženie výsledku).
4. Vykonávanie:
* Vykonanie inštrukcie: Na základe dekódovaného OPCODE riadiaca jednotka aktivuje príslušné komponenty v rámci CPU na vykonanie inštrukcie. Zahŕňa to nasledujúce:
* aritmetická logická jednotka (Alu): ALU vykonáva aritmetické (sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie) a logické (a alebo alebo, nie) operácie na údajoch poskytovaných operandmi.
* registruje: Registre sú malé vysokorýchlostné úložné miesta v rámci CPU používaných na uchovávanie údajov a adries, ktoré sa aktívne používajú. Dáta sa presúvajú z pamäte do registrov na spracovanie a potom sa po spracovaní presunú späť do pamäte.
* ovládacie signály: Riadiaca jednotka generuje ovládacie signály, ktoré koordinujú činnosti iných komponentov (ako sú ALU, registre a pamäť), aby sa zabezpečilo správne vykonávanie pokynov.
* Výsledok Storage: Výsledok vykonávania (ak existuje) sa zvyčajne ukladá v registri alebo späť v hlavnej pamäti.
5. Správa pamäte:
* RAM ACCESS: CPU počas vykonávania často potrebuje čítať údaje a zapisovať údaje do RAM. Toto je spravované radičom pamäte.
* caching: CPU využíva vyrovnávacie pamäte (malé, rýchle pamäťové miesta) na ukladanie často prístupných údajov a pokynov. To výrazne zrýchľuje vykonávanie, pretože prístup k údajom z vyrovnávacej pamäte je oveľa rýchlejší ako prístup k údajom z RAM. Správa vyrovnávacej pamäte je komplexný proces, s ktorým CPU spracováva automaticky.
6. Výstup:
* Výstupné údaje: Po spracovaní sa výsledky (výstup) musia zobraziť používateľovi alebo odoslať do iného zariadenia.
* Výstupné zariadenia: Spracované údaje sa odosielajú z CPU na výstupné zariadenia (monitor, tlačiareň, reproduktory, sieťová karta) prostredníctvom systému I/O v systéme.
* Prevod: Výstupné zariadenia prevádzajú digitálne údaje späť na formu, ktorej ľudia môžu porozumieť (napr. Zobraziť text a obrázky na monitore, prehrávanie zvuku prostredníctvom reproduktorov).
7. Cyklus sa opakuje:
* Programový počítadlo programu: Po vykonaní inštrukcie sa počítadlo programu aktualizuje tak, aby poukazovali na ďalšiu inštrukciu v programe. Zvyčajne sa počítač jednoducho zvýši (zvýšené o hodnotu predstavujúcu veľkosť inštrukcie).
* slučka a vetvenie: Inštrukcia môže niekedy priamo zmeniť hodnotu počítadla programu. Používa sa na opakovanie (opakované časti kódu) alebo vetvenie (skákanie do inej časti programu na základe stavu).
* Kontinuálne vykonávanie: Cyklus, ktorý je výsledkom načítania, pokračuje až do dokončenia programu alebo nie je vypnutý počítač.
Zapojené kľúčové komponenty:
* CPU (centrálna spracovateľská jednotka): Mozog počítača; načítať, dekóduje a vykonáva pokyny. Zahŕňa riadiacu jednotku, ALU a registre.
* Ram (pamäť s náhodným prístupom): Hlavná pamäť počítača; ukladá programy a údaje, ktoré sa v súčasnosti používajú.
* úložisko (pevný disk, ssd): Natrvalo ukladá programy a údaje.
* I/O (vstup/výstup) Systém: Spravuje komunikáciu medzi procesorom, pamäťou a periférnymi zariadeniami.
* autobusy: Elektrické dráhy, ktoré spájajú rôzne komponenty počítača.
* základná doska: Doska hlavných obvodov, ktorá spája všetky komponenty počítača.
Zjednodušený analógia:
Pomysli na kuchára nasledujúci recept:
1. Vstup: Cook prijíma recept (program).
2. načítať: Cook číta ďalšiu inštrukciu z receptu (načíta inštrukciu).
3. dekód: Cook chápe, čo znamená inštrukcia (dekóduje inštrukciu).
4. Vykonajte: Cook vykonáva akciu zadanú v inštrukcii (vykonáva inštrukciu) pomocou prísad (údajov) a nástrojov (ALU).
5. Pamäť: Cook môže dočasne ukladať prísady na doske (RAM), aby ste mohli ľahko získať prístup.
6. Výstup: Kuchár predstavuje hotové jedlo (výstup).
7. Opakujte: Kuchár pokračuje podľa pokynov, kým recept nie je dokončený.
Dôležité úvahy:
* operačný systém (OS): OS pôsobí ako sprostredkovateľ medzi hardvérom a softvérom. Spravuje zdroje (pamäť, čas CPU, I/O zariadenia), poskytuje služby pre aplikácie a spracováva interakcie používateľov.
* jazyk montáže: Pokyny sú napísané v montážnom jazyku (programovací jazyk na nízkej úrovni), ktorý sa potom prekladá do strojového kódu (binárny kód), ktorému CPU môže priamo porozumieť. Jazyky na vyššej úrovni (ako Python, Java, C ++) sú zostavené alebo interpretované do zostavovacieho kódu alebo bytu, ktorý sa potom vykonáva CPU alebo virtuálnym počítačom.
* paralelné spracovanie: Moderné CPU majú často viac jadier, čo im umožňuje vykonávať súčasne viac pokynov (paralelné spracovanie), čo výrazne zvyšuje výkon.
* Rýchlosť hodín: Rýchlosť hodín CPU (meraná v Hertz, napr. GHz) určuje, ako rýchlo môže CPU vykonať pokyny. Vyššia rýchlosť hodín vo všeobecnosti znamená rýchlejší výkon, ale nie je to jediný faktor, ktorý ovplyvňuje rýchlosť.
* Optimalizácia: Vývojári softvéru a návrhári hardvéru neustále pracujú na optimalizácii procesu vykonávania, aby sa počítače zrýchlili a efektívnejšie.
Stručne povedané, proces spracovania počítača a vykonávania príkazov zahŕňa komplexnú súhru hardvéru a softvéru, ktorý spolupracuje na načítaní, dekódovaní a vykonávaní pokynov systematicky a opakovane. Tento proces je základom všetkých počítačových operácií, od jednoduchých úloh, ako je otvorenie súboru až po zložité operácie, ako je spustenie videohry.