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Das Programm, das den Computer steuert, befindet sich in Form einer Liste von Befehlen im Arbeitsspeicher. Jeder einzelne dieser Befehle kann über eine Speicheradresse angesprochen werden. Nacheinander werden die einzelnen Befehle aus dem Arbeitsspeicher geladen und ausgeführt.
EIn Taktgeber (eine weitere Komponente) wird verwendet, um die vier Schritte zeitlich aufeinander abzustimmen. Pro Takt, den der Taktgeber vorgibt, wird jedoch nicht nur ein Schritt durchgeführt. Jene Schritte, die unabhängig voneinander sind und nicht dieselben Komponenten der Architektur betreffen, können gleichzeitig ausgeführt werden. Manche Schritte benötigen mehr als ein Takt Zeit.
Befehl holen:
Zunächst schaut das Steuerwerk in den Befehlszähler (Register). Dort steht die Speicheradresse, an der der nächste auszuführende Befehl wartet. Dieser Befehl wird aus dem Speicher gelesen und in ein internes Befehlsregister geladen.
Befehl dekodieren (entschlüsseln):
Der ins interne Befehlsregister geladene Befehl wird nun vom Steuerwerk in einer internen Befehlstabelle nachgeschlagen und in Steueranweisungen übersetzt.
Bereits in dieser Phase wird der Befehlszeiger auf eine neue Position gesetzt. Die neue Position ist die Adresse des nächsten Befehls im Arbeitsspeicher.
Operanden holen:
Manche Befehle (z.B. eine Addition) erfordern, dass zum Arbeiten zusätzliche Daten aus dem Arbeitsspeicher geladen werden. Diese Daten werden Operanden der Befehle genannt. So benötigt z.B. eine Addition zumindest zwei Operanden, die zusammengezählt werden können.
Behl auführen:
In diese Phase stehen nur alle notwendigen Daten bereit. Der Befehl kann ausgeführt werden. Je nach Befehlsart werden dabei verschiedene Tätigkeiten verrichtet. Dazu Zählen unter anderen: