Ausführung eines Befehls durch die CPU

Die Ausführung eines Befehls durch die CPU durchläuft verschiedene Phasen. Ein solcher Durchlauf wird als Befehlszyklusbezeichnet.

Liegt eine von Neumann Architektur vor, wird dieser Befehlszyklus in fünf Phasen eingeteilt (Von Neumann Zyklus).
Liegt eine Harvard Architektur vor können zwei der fünf Phasen zusammengefasst werden. Der Befehlszyklus besteht dann aus vier Phasen.

Von Neumann Zyklus

1. FETCH
   Die Instruktion (Maschinenbefehl) muss aus dem Speicher geladen werden. Dies bedeutet, dass auf dem Datenbus der Maschinencode für den Befehl liegt.
2. DECODE
   Der Maschinenbefehl muss nun von der CU decodiert werden. Diese gibt über den Steuerbus die Funktion der ALU und ggf. weiterer Komponenten vor.
3. FETCH OPERANDS
   In dieser Phase werden ggf. für die Ausführung des Befehls benötigte Operanden in die dafür vorgesehenen Register geladen.
4. EXECUTE
   Der Befehl wird von der ALU ausgeführt.
5. WRITE BACK
   Die Ergebnisse der Berechnung werden in den Speicher geschrieben.

Harvard Zyklus

Für die Harvard Architektur können die Phasen 1 und 3 des von Neumann Zyklus zusammengefasst werden. Operanden und Instruktionen können gleichzeitig geladen werden, da unterschiedliche Bus-Systeme involviert sind. Der Befehlszyklus hat also nur vier Phasen.

1. FETCH
   Die Instruktion (Maschinenbefehl) muss aus dem Programmspeicher geladen werden. Aus dem Datenspeicher werden die Operanden in die dafür vorgesehenen Register geladen.
2. DECODE
   Der Maschinenbefehl muss nun von der CU decodiert werden. Diese gibt über den Steuerbus die Funktion der ALU und ggf. weiterer Komponenten vor.
3. EXECUTE
   Der Befehl wird von der ALU ausgeführt.
4. WRITE BACK
   Die Ergebnisse der Berechnung werden in den Speicher geschrieben.