1. Ophalen:

* De regeleenheid (CU) speelt een centrale rol. Het haalt de volgende instructie uit het geheugen. Het adres van de instructie wordt bewaard in een register dat de Program Counter (PC) wordt genoemd . De CU stuurt dit adres naar de geheugencontroller.

* De instructie wordt vervolgens uit het geheugen opgehaald en in het Instructieregister (IR) geplaatst .

2. Decoderen:

* De regeleenheid (CU) decodeert de instructie in de IR. Dit omvat het bepalen welke bewerking moet worden uitgevoerd (bijvoorbeeld optellen, aftrekken, vertakken) en het identificeren van de operanden (de gegevens waarop de bewerking zal inwerken). De instructie is opgesplitst in de samenstellende delen (opcode en operanden).

3. Voer uit:

* Dit is waar de Arithmetic Logic Unit (ALU) komt in het spel. De ALU voert de rekenkundige of logische bewerkingen uit die door de instructie worden gespecificeerd. Als de instructie bijvoorbeeld is om twee getallen op te tellen, zal de ALU de optelling uitvoeren.

* De operanden kunnen zich in registers (snel intern CPU-geheugen) of in het hoofdgeheugen (langzamer extern geheugen) bevinden. De CU beheert de gegevensoverdracht tussen registers, geheugen en de ALU.

4. Winkel:

* Zodra de ALU zijn werking heeft voltooid, wordt het resultaat vaak opgeslagen in een register of teruggeschreven naar het geheugen. De CU regisseert deze gegevensoverdracht.

5. Herhaal:

* De pc wordt opgehoogd om naar de volgende instructie te verwijzen, en de cyclus begint opnieuw (ophalen, decoderen, uitvoeren, opslaan). Deze cyclus gaat door totdat het programma eindigt (er wordt bijvoorbeeld een stopinstructie tegengekomen).

Betrokkenheid van andere componenten:

* Registreert: Dit zijn snelle opslaglocaties binnen de CPU die worden gebruikt om gegevens en instructies op te slaan die actief worden verwerkt. Er bestaan ​​verschillende soorten registers (bijvoorbeeld registers voor algemene doeleinden, accumulatoren, vlaggen).

* Cache: Een klein, snel geheugen dat fungeert als buffer tussen de CPU en het hoofdgeheugen. Het slaat veelgebruikte instructies en gegevens op, waardoor de uitvoering van het programma wordt versneld.

* Geheugenbeheereenheid (MMU): Verwerkt de vertaling van virtuele adressen (gebruikt door het programma) naar fysieke adressen (werkelijke locaties in RAM). Dit is cruciaal voor het efficiënt beheren van het geheugen en het beschermen van het besturingssysteem.

Vereenvoudigde analogie:

Stel je een chef-kok (CU) voor die een recept (programma) volgt. Het recept wordt opgeslagen in een kookboek (geheugen). De chef-kok leest instructie (ophalen) per keer uit het kookboek, begrijpt wat hij moet doen (decoderen), voert de actie uit (uitvoeren) en legt het resultaat eventueel op een bord (bewaren). De chef-kok blijft het recept volgen totdat het klaar is. De keukenbladen (kassa's) en voorraadkast (cache) helpen de chef-kok efficiënter te werken.

Dit is een vereenvoudigde uitleg. Moderne CPU's maken gebruik van geavanceerde technieken zoals pipelining, out-of-order uitvoering en superscalaire architectuur om de prestaties verder te verbeteren en meerdere instructies tegelijkertijd uit te voeren. De fundamentele stappen van ophalen, decoderen, uitvoeren en opslaan blijven echter de kern van de CPU-werking.