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Lorsqu'une instruction est exécutée dans un programme, plusieurs choses se produisent dans le processeur et la mémoire, selon le type de l'instruction :
1. Récupérer : Le processeur récupère l'instruction de la mémoire. L'adresse de l'instruction est généralement conservée dans un registre appelé compteur de programme (PC). L'instruction est récupérée à partir de l'emplacement mémoire indiqué par le PC et placée dans un registre interne du CPU.
2. Décoder : Le processeur décode l'instruction récupérée. Cela implique de décomposer l'instruction en ses éléments constitutifs (opcode et opérandes). L'opcode spécifie l'opération à effectuer, tandis que les opérandes identifient les données à utiliser.
3. Exécuter : Le processeur exécute l'instruction. Cela implique plusieurs étapes :
* Opérations arithmétiques/logiques : Si l'instruction est une opération arithmétique (addition, soustraction, etc.) ou logique (ET, OU, XOR, etc.), le processeur effectue l'opération spécifiée sur les opérandes (qui peuvent se trouver dans des registres ou en mémoire). Le résultat est généralement stocké dans un registre.
* Transfert de données : Si l'instruction est une instruction de transfert de données (comme « MOV » ou « LOAD »), les données sont déplacées entre les registres, entre un registre et la mémoire, ou entre des emplacements mémoire. Cela implique d’accéder à la mémoire pour lire ou écrire des données.
* Flux de contrôle : Si l'instruction est une instruction de flux de contrôle (comme `JUMP`, `BRANCH`, `CALL`, `RETURN`), le processeur modifie la valeur du PC. Cela modifie la séquence des instructions exécutées. Cela peut impliquer de vérifier les conditions (par exemple, dans une branche conditionnelle) et de mettre à jour le PC en conséquence.
* Entrée/Sortie : Si l'instruction implique des entrées/sorties (E/S), le processeur interagit avec des périphériques (par exemple, clavier, lecteur de disque, carte réseau). Cela implique souvent d'attendre la fin de l'opération d'E/S.
4. Réécriture (parfois) : Le résultat de l'instruction peut être réécrit dans la mémoire ou dans un registre. Toutes les instructions ne modifient pas la mémoire ou les registres.
Le rôle de la mémoire :
* Stockage des instructions : Les instructions du programme sont stockées en mémoire.
* Stockage des données : Les données sur lesquelles le programme opère sont également stockées en mémoire.
* Lecture et écriture : Le processeur lit les instructions et les données de la mémoire et réécrit les données dans la mémoire. La vitesse d'accès à la mémoire est un facteur critique dans les performances globales du système. La mémoire cache joue un rôle crucial dans l’accélération de ce processus.
En résumé, l'exécution d'une instruction implique un effort coordonné entre l'unité de contrôle du processeur (récupération, décodage, exécution), l'unité arithmétique et logique (ALU) (effectuant des opérations) et la mémoire (fournissant des instructions et des données). Les opérations spécifiques en mémoire dépendent du type d'instruction en cours d'exécution.
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