In kasta oo laga yaabo in aynaan dibadda ka ogaan, wadnaha kombiyuutar kasta - ha ahaado Laptop, desktop, telefoonka gacanta ama xitaa qalabka ciyaaraha fiidyaha - waa Unugga Habaynta Dhexe, ee caanka ah. processor, kaas oo ku shaqeeya xawaare buuxa ka dib hannaan gudaha ah oo soo jiidasho leh oo loo yaqaan Keen-Decode-Furi meertadaWareeggan, oo sidoo kale loo yaqaan 'wareegga tilmaamaha,' waa habka dhabta ah ee u oggolaanaya mishiinka inuu tarjumo tilmaamaha oo u beddelo ficillo la taaban karo.
Fahamka sida wareegga Fetch-Decode-Execute u shaqeeyo ayaa muhiim u ah fahmaan qaab-dhismeedka iyo waxqabadka nidaam kasta oo kombuyuutar oo casri ah. Maqaalkan, waxaan ku falanqeyn doonaa wareegga tilmaanta si aan u aragno sida habkani u saameeyo waxqabadka guud ee qalabka aan isticmaalno maalin kasta.
Keen-Decode-Fulinta Wareega: Nuxurka Habaynta
Wareega Fetch-Decode-Execute waa isku xigxiga joogtada ah tillaabooyinka uu CPU-gu ku socodsiiyo tilmaamaha barnaamij kasta. Habkani waxa lagu soo noqnoqdaa inta uu kumbiyuutarku shaqaynayo, laga bilaabo markaad shid ilaa aad damiso. Waa hannaan aad asaasi u ah haddana lama huraan ah oo, la'aanteed, ma jiro software si wax ku ool ah u shaqayn kara.
Waa maxay sababta meertadan muhiim u tahay? Sababtoo ah Waxay mas'uul ka tahay tarjumidda tilmaamaha software (kuwaas oo noqon kara hawlgallo xisaabeed, gelitaan xusuusta, boodada, ama khalkhalgelinta xogta) ficillada dhabta ah ee heerka hardware. Nidaamkan habaysan la'aanteed, macluumaadka ku kaydsan RAM looma beddeli karo natiijooyin ama lama soo bandhigi karo shaashadda.
Dulmar aasaasiga ah: Maxaa dhacaya marxalad kasta oo wareeg ah?
Tixdu waxay u habaysan tahay sida soo socota:
- Soo qaado: CPU-gu waxay soo saartaa oo soo saartaa tilmaanta xigta ee laga fulinayo xusuusta ugu weyn (sida caadiga ah RAM).
- Go'aamin: Tilmaanta dhowaan la keenay waxa 'tarjumay' CPU si loo go'aamiyo sida saxda ah qalliinka loo baahan yahay in la sameeyo iyo agabka uu u baahan yahay si uu sidaas u sameeyo.
- Fulin: CPU-gu waxay fulisaa ficilka lagu codsaday tilmaamaha, hadday tahay hawl xisaabeed, gelid xusuusta, ku boodboodka socodka barnaamijka, ama hawl kasta oo kale.
Mid kasta oo ka mid ah marxaladahaas waxay leedahay kakanaanta u gaar ah waxaana maamula qaybaha kala duwan ee gudaha ee processor-ka. Aan mid walba si faahfaahsan u eegno.
Marxaladda 1: Keen - Keenista tilmaamaha
Dhammaantood waxay ku bilaabmaan baahida loo qabo in la helo tilmaamaha xiga ee xusuusta. Tani waa halka ay ka ciyaaraan dhowr diiwaan oo CPU ah, mid walbana wuxuu leeyahay shaqo gaar ah:
- Xisaabiyaha Barnaamijka (PC): Kani waa diiwaanka tilmaamaya ciwaanka xusuusta ee tilmaamaha soo socda ee la fulinayo. Wareeg kasta ka dib, qiimihiisu waa la kordhiyaa si loo tilmaamo tilmaamaha soo socda, haddii aan fulintu ku boodin cinwaan kale.
- Diiwaanka Ciwaanka Xusuusta (MAR): Wuxuu qaataa qiimaha xisaabiyaha barnaamijka wuxuuna u adeegsadaa si uu u codsado gelitaanka tilmaamaha RAM.
- Diiwaanka Xogta Xusuusta (MDR): Marka tilmaamaha ku yaal RAM, MDR waxay si ku meel gaar ah ugu wareejisaa waxa ku jira processor-ka.
- Diiwaanka tilmaamaha (IR): Tani waa tallaabadii u dambaysay ee wejiga Fetch. Tilmaanta laga soo qaatay xusuusta ayaa halkan lagu kaydiyaa, iyadoo u diyaar ah in la lafaguro oo la kala saaro.
Habka soo-qaadistani waxa ay hubisaa in CPU-gu uu had iyo jeer haysto tilmaamaha saxda ah ee la heli karo wakhtiga saxda ah si uu ugu shaqeeyo si hufan oo nidaamsan. Inkasta oo ay u ekaan karto geeddi-socod dheer, xaqiiqadu waxay tahay in ay ku dhacdo dhowr nanoseconds oo lagu celceliyo malaayiin ama xitaa balaayiin jeer ilbiriqsi kasta oo soo saareyaasha casriga ah.
Marka tilmaanta la qabto, Unugga kantaroolku wuxuu mas'uul ka yahay iskudubarid gabi ahaanba wax kasta oo ka dhaca CPU-da. Unugga kantaroolka waxa la odhan karaa waa maamulaha hawlaha gudaha, isaga oo hawl kasta u xilsaaraya qaybta ku habboon wakhtiga saxda ah. Shaqadeeda muhiimka ah waxaa ka mid ah:
Qeybta kontoroolka kaliya ma go'aamiso amarka iyo socodka fulinta, laakiin sidoo kale wuxuu xalliyaa isku dhacyada wuxuuna xaqiijiyaa in wax walba ay u shaqeeyaan si habaysan, hagaajinta waxqabadka iyo ka fogaanshaha khaladaadka.
Marxaladda 2: Decode - Go'aaminta tilmaamaha
Marka tilmaamuhu ku jiraan diiwaanka saxda ah, waa waqtigii la heli lahaa U beddel koodka binary-ga ah ficillo ay fahmi karaan qalabku. Habka kala-dejintu wuxuu ogaanayaa nooca tilmaamaha iyo qaybta loo baahan yahay in loo diro processor-ka. Halkani waa halka ay ka ciyaaraan code-yada caanka ah ee opcodes ama Operation code-yada, kuwaas oo u sheegaya CPU-ga in la sameeyo isku-dar, kala-goyn, guurin xog, u boodi qayb kale oo barnaamijka ah, iwm.
Decoder-ku wuxuu u kala saarayaa tilmaanta qaybo - badiyaa mid hawlgalka ah iyo mid kale oo loogu talagalay xogta ama ciwaanka - wuxuuna go'aamiyaa agabka gudaha ee loo baahan doono si loo fuliyo. Tusaale ahaan, haddii tilmaan-bixintu tahay wax-ku-dar, waxay xogta u diri doontaa Cutubka macquulka ah ee Arithmetic. Haddi ay boodo tahay, waxa ay wax ka baddali doontaa Xisaabiyaha Barnaamijka. Shaqada saxda ah ee marxaladan waa lama huraan, maadaama qaladka dejinta uu sababi karo wax kasta oo ka yimaada barnaamij guul darreystay ilaa nidaamka shil.
Noocyada tilmaamaha uu CPU go'aamin karo oo fulin karo:
- Tilmaamaha xusuusta: Waxay dalbadaan akhrinta ama qorista xogta RAM.
- Tilmaamaha xisaabta: Waxay qabtaan hawlo xisaabeed iyo maangal ah oo aasaasiga ah, sida isku-darka, kala-goynta, IYO, AMA, iwm.
- Ka bood tilmaamaha: Waxay wax ka beddelaan socodka isku xigxiga ee barnaamijka, iyagoo u oggolaanaya wareegyada iyo boodada shuruudaysan.
- Tilmaamaha dhaqdhaqaaqa xoogaa: Waxay maamulaan nidaamka ama qiimaha qashinka ku jira diiwaanka ama xogta.
Marxaladda 3: Fulin - Fulinta tilmaamaha
Halkani waa halka CPU-gu uu ku fuliyo tilmaamaha la dejiyay oo uu fuliyo ficilka u dhigma. Fulintu waxa ay ku lug yeelan kartaa in lagu daro laba lambar, isbarbardhigga qiyamka, samaynta hawlgallo adag oo sabaynaya, xakamaynta gelitaanka xusuusta, ama si toos ah wax uga beddelka diiwaannada gudaha ee CPU. Natiijadu waxay ku kaydsan tahay goobta lagu tilmaamay tilmaamuhu: diiwaanka gudaha, ciwaanka xusuusta, ama xataa calaamada wax soo saarka ee meel kale.
Intii lagu gudajiray wajigan ALU (Arithmetic Logic Unit) inta badan waa jilayaasha, inkastoo cutubyo kale oo shaqeynaya ay sidoo kale ku lug leeyihiin iyadoo ku xiran nooca tilmaamaha. Waqtiga fulinta wuu kala duwanaan karaa iyadoo ku xiran tahay kakanaanta hawlgalka iyo qaab dhismeedka CPU, inkasta oo soo-saareyaasha hadda jira, tilmaamo badan ayaa lagu xallin karaa hal wareeg oo saacad ah iyada oo ay uga mahadcelinayaan dhuumaha gudaha, taas oo u oggolaanaysa tilmaamo badan in ay ku jiraan heerar kala duwan oo fulin ah isku mar.
Dhuumaha: Hagaajinta wareegga-Fetch-Decode-Execute Cycle
Farsamada qaybinta, oo loo yaqaan dhuumaha, u qaybiya wareegga edbinta heerar madax-bannaan oo si is-bar-bar socda loo farsameeyo. Tani waxay ka dhigan tahay in marka hal tilmaamo la soo qaadanayo, mid kale ayaa laga yaabaa in la kala saarayo oo seddexaadna laga yaabo inay horeba u fulinayeen. Natiijadu waa koror weyn oo waxqabadka ah iyada oo aan la kordhin xawaaraha saacadda ama tirada unugyada shaqeynaya ee CPU.
Marxalad kasta oo qaybintu waxay isticmaashaa diiwaangalin dhexdhexaad ah si ay u kaydiso natiijooyinka ku meel gaadhka ah ka hor inta aan loo gudbin wajiga xiga. Naqshadani waxay soo bandhigaysaa kakanaanta cusub - ka fogaanshaha isku dhacyada iyo hubinta in xogta had iyo jeer la heli karo halka iyo marka loo baahan yahay - laakiin waxay shaki la'aan ahayd mid ka mid ah horumarka ugu muhiimsan ee waxtarka processor ilaa 80-meeyadii.
Qodobbada saameeya xawaaraha iyo waxtarka wareegga Fetch-Decode-Execute
Waxqabadka nidaamka kombiyuutarku wuxuu ku xiran yahay, ilaa xad, on Xawaaraha uu CPU-gu awood u leeyahay inuu ku dhammaystiro wareegga tilmaamaha. Markasta oo ay badato inta jeer ee saacada iyo tilmaamaha badan ee ay ku fulin karto halbeegkii wakhtiga,waxa sii kordha waxqabadka uu arkay isticmaaluhu.
Si kastaba ha ahaatee, waxaa jira arrimo xaddidi kara waxqabadka wareegga:
- Kala sareynta xusuusta: Farqiga xawaaraha u dhexeeya CPU iyo RAM waxay keeni kartaa cilad. Haddii CPU ay tahay inay sugto waqti aad u dheer xogta xusuusta, waxtarkeeda ayaa si ba'an u saameeya.
- Hagaajinta Tilmaamaha: Qorshaynta wanaagsan iyo habaynta hab-waxbarasho (waxa loogu yeero ISA ama hab-dhisidda hab-raaca) waxay ogolaataa hawlo badan in lagu qabto tilmaamo yar iyo isticmaalka kheyraadka hoose.
- Isku dhacyada gudaha Marka tilmaamaha badan ay u baahan yihiin isla agab gudaha ah isku mar, CPU waa in ay maamushaa isku dhaca si looga fogaado khaladaadka ama shilalka.
Wareegtada Fetch-Decode-Execute waa la dabaqay labadaba processor-rada 8-bit ee da'da weyn iyo kuwa ugu horumarsan jiilkii ugu dambeeyay. In kasta oo nuxurku yahay sidii hore, naqshad-dhismeedyadu way ku kala duwanaan karaan sida ay u hirgeliyaan marxalad kasta.
Iyadoo ay taasi jirto, Qulqulka aasaasiga ah ee macluumaadka had iyo jeer wuxuu raacaa taxanaha aasaasiga ah: qabashada, qeexida iyo fulintaSifaynta iyo waxyaabaha gaarka ah ee dhisme kasta waxa kaliya oo ay raadiyaan in ay wanaajiyaan habkan si ay ugu habboonaato baahiyaha qalab kasta iyo nidaamka hawlgalka.
Saamaynta wareegtada Fetch-Decode-Execute ee waxqabadka guud
CPU awood u leh in ay si degdeg ah u fuliso wareegga tilmaamaha macneheedu waa horumarinta tooska ah ee hawl kasta oo xisaabintaLaga bilaabo furitaanka website-ka, tafatirka sawir, xisaabinta hawlaha adag, ama socodsiinta ciyaaraha fiidyaha. Hadba sida ugu hufan ee habkani yahay, hoos u dhaca wakhtiga jawaabta iyo weynaanta awoodaha hawlaha badan ee nidaamka.
Si kastaba ha ahaatee, Xawaaraha wareegga waxaa laga yaabaa inuu xaddido cirridka. Helitaanka xusuusta gaabis ah, haysashada tilmaamo badan oo is khilaafaya, ama ka faa'iidaysiga barbar-dhigista qalabka. Sidaa darteed, labadaba injineerada qalabka iyo kuwa horumariya software waxay raadiyaan inay wanaajiyaan qayb kasta oo wareeg ah si ay ugu faa'iidaystaan qalabka.
Wareegtada Fetch-Decode-Execute waa, shaki la'aan, tiirka ay ku salaysan yihiin dhammaan xisaabinta casriga ah. Laga soo bilaabo kumbuyuutarka fudud ee 8-bit ee 40 sano ka hor ilaa processor-ka ugu awooda badan suuqa maanta, dhamaantood waxay raacaan wareegan aasaasiga ah. Fahamka sida CPU-gu u raadiyo xusuusta tilmaamaha, u falanqeeyo si sax ah, oo mid walba u fuliyo arrin nanoseconds waxay noo ogolaaneysaa inaan fahamno xaddidaadaha iyo suurtagalnimada cajiibka ah ee qalabka.