Тактовий цикл процесора та тлумачення інструкцій

Я новачок в архітектурі комп’ютерів, але знаю основні теми, оскільки раніше це було в курсі. Моє запитання насправді мало глибоке і пов'язане з тактовим циклом процесора та як процесор інтерпретує інструкції під час виконання:

Зазвичай процесор виконує вказівки на кожному тактовому циклі. Якщо один цикл виглядає так:

 ----     
|    | 
|    | 
      ----

Хочу знати, як цей одноциклічний цикл несе біти інструкцій. Іншим словом, чи трактує ЦП цей цикл на основі підняття та падіння ребер, тому піднімання ребер представляє позначення «1», а падаючі ребра - 0?

Наприклад, якщо машинним кодом інструкції є 1001(я дійсно знаю, це було б 64 біти або 32 біти на основі архітектури процесора), тож у нас буде такий сингл:

 ----                   ------
|    |                 |
|    |                 |
      ----- ----- -----

Нарешті, прошу вибачення, якщо моє розуміння трохи дивне, але мені дуже хочеться уявити велику картину "подорожі виконання" всередині процесора.

Хочу знати, як цей одноциклічний цикл несе біти інструкцій.

Формулювання цього питання трохи важко зрозуміти. Ви хочете запитати "як процесор отримує вказівки ( 1001) однією лінією годинника"?

Це не так. Сигнал годинника завжди виглядає так (4 цикли):

+--+  +--+  +--+  +--+
|  |  |  |  |  |  |  |
+  +--+  +--+  +--+  +--+

Це метроном. Він не несе жодної інформації, крім часу. Він підтримує роботу всіх частин процесора з однаковою швидкістю. Всередині процесора є безліч з'єднань, що несуть сигнали. Сигнали потребують часу для зміни (0 -> 1 або 1 -> 0). Деякі змінюються швидше, інші повільніше. Зміни відбуваються між зростаючими краями (або падаючими краями залежно від конструкції схеми). Центральний процесор зробить "наступний крок" обчислення на кожному зростаючому краї (або падінні). Наприклад, отримати, декодувати, виконати, може пройти 3 цикли. Тому що піднімаються (або падаючі) краї - це коли сигнали повинні стабілізуватися.

Процесор отримує інструкції через інші лінії, як-от шини. Зазвичай адреса наступної інструкції розміщується на адресній шині, потім інструкція розміщується на шині даних, ЦП зчитує її з шини даних, декодує, виконує її. Лінія годинника призначена лише для передачі інформації про синхронізацію, а не для "даних".

Друга діаграма, яку ви намалювали, - як 1001виглядало б, якби ви її передавали серійно, але це вже інша тема.

годинник просто запускає операцію або на висхідній, або падаючій або на обох. IE, висхідний край може встановити адресу на шині, а падаюча грань викликає пам'ять для розміщення даних з цієї адреси на шину. Щоб отримати кращу відповідь, вам доведеться отримати специфікаційний лист для певного пристрою і точно побачити, які краї роблять для чого. Вся справа у виборі даних (через адресу) та переміщенні даних з однієї адреси на іншу. Це відбувається внутрішнім пристроєм, таким як процесор чи графічний процесор, або зовнішнім для пристроїв, передаючи дані з одного пристрою на інший. Будь-які дані, передані через край годинника, називаються синхронними. Будь-які дані, передані без годинника, як через USB, називаються асинхронними. Дані Async мають накладні біти в потоці даних для вказівки початку та зупинки байта даних, тому 9600bps (біт) не = 9600Bps (Bytes)

цикл просто регулює, як часто виконується цикл вибору / вибору

на що слід дивитись, це процес, згідно з яким у вас є інструкція на лічильнику програми .. яка копіюється в регістр адрес пам'яті, який надходить на шину адреси, а інструкція повертається і переходить в регістр даних пам'яті aka буфер пам'яті зареєструйте, і якщо для цього потрібні дані в місці пам'яті, ця адреса пам’яті переходить у регістр адрес пам’яті та на шину адреси, і дані повертаються в регістр даних пам’яті .. І інструкція виконується .. ALU може прийти в дію . Це деталі з того, що я можу згадати. Якщо щось подібне до "подорожі", то це все, це процес. Цикл просто регулює частоту процесу. Частота циклу виконання вибору.

Потрібно мати зображення процесора та оперативної пам’яті та між ними шини пам’яті та шини даних. Контрольна шина. Саме так я дізнався це 15 років тому без сумнівів із книг, які були написані на основі архітектури, старшої за ці книги. Але це основи, які я впевнений, що все ще викладають, оскільки новіші речі, як правило, занадто складні для людей, а не те, що вчителі, як правило, знайомі.