Machine Cycle and Timing Diagram in Computer Architecture
Un ciclo macchina (o ciclo di istruzione) è la sequenza di passaggi che una CPU esegue per elaborare una singola istruzione. Il classico ciclo a quattro fasi:
- Instruction Fetch (IF): Il Program Counter (PC) fornisce l'indirizzo; l'istruzione viene caricata nell'Instruction Register (IR).
- Decode (ID): L'unità di controllo interpreta l'opcode e determina le operazioni richieste.
- Execute (EX): L'ALU esegue operazioni aritmetiche, logiche o di movimento dati.
- Store / Writeback (WB): I risultati vengono scritti nel registro file o nella memoria.
Timing Diagram
Un diagramma temporale rappresenta i segnali chiave (PC, IR, MAR, MDR, ALU, linee di controllo) rispetto ai cicli di clock. In un processore a ciclo singolo, tutte e quattro le fasi si completano in un periodo di clock; in progetti pipeline, ogni fase occupa un ciclo separato con esecuzione sovrapposta.
Il diagramma visualizza le relazioni dei segnali, i tempi di setup/hold e la sequenza di controllo—essenziali per verificare il corretto funzionamento del processore.
Il tempo del ciclo macchina (periodo di clock) determina la frequenza massima della CPU; cicli più veloci = prestazioni superiori.