El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios en la memoria principal . La ejecución se puede realizar en varias fases:
PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal.
Fetch, envio de la instrucción al decodificador (una parte de la CPU).
Decodificación de instrucción, es decir determinar que instrucción es y por tanto que se debe hacer.
Lectura de operandos (si los hay).
Ejecución de la microinstrucción.
Escritura de los resultados, primero en el registro acumulador y después en la memoria RAM si fuera necesario.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (en un solo ciclo) de mayor tiempo. El microprocesador se conecta a un oscilador que genera varios ciclos en un segundo.
Las instrucciones que lee, interpreta y ejecuta el procesador están escritas en su propio lenguaje, el lenguaje-máquina. También se utiliza un lenguaje de más alto nivel el ensamblador. Cada modelo de procesador tiene su propio lenguaje-máquina y necesita su propio ensamblador, es decir, las instruciones de los AMD e Intel serán distintas.
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