1. Hoofdgeheugen (RAM):

* Programmacode: De primaire bron van besturingsinstructies is de programmacode die is opgeslagen in het hoofdgeheugen (Random Access Memory of RAM). Wanneer u een programma uitvoert, worden de instructies van de opslag (zoals een harde schijf of SSD) in het RAM geladen. De CPU haalt deze instructies vervolgens één voor één (of in batches) op, decodeert ze en voert ze uit. Dit is de meest voorkomende en fundamentele bron.

2. Instructiecache (L1, L2, L3 caches):

* Veelgebruikte instructies: Om de uitvoering te versnellen, gebruiken CPU's caches, dit zijn kleinere, snellere herinneringen. De instructiecache bevat kopieën van veelgebruikte instructies die uit het RAM zijn opgehaald. Wanneer de CPU een instructie nodig heeft, controleert deze eerst de cache. Als de instructie aanwezig is (een "cachehit"), wordt deze veel sneller opgehaald dan wanneer deze naar het hoofdgeheugen gaat.

3. Microcode (in complexe instructieset-architecturen - CISC):

* Complexe bewerkingen: In oudere of complexere architecturen (zoals Intel x86) worden sommige instructies feitelijk geïmplementeerd als reeksen van eenvoudigere micro-instructies. Deze *microcode* wordt opgeslagen in een speciaal ROM (Read-Only Memory) of soortgelijke opslag binnen de CPU zelf. Wanneer de CPU een complexe instructie tegenkomt, voert deze de overeenkomstige microcodereeks uit, waardoor de complexe instructie wordt opgedeeld in eenvoudiger, beheersbare stappen. Dit komt minder vaak voor in moderne RISC-architecturen (Reduced Instruction Set Computing), die over het algemeen de voorkeur geven aan eenvoudigere instructies die direct kunnen worden uitgevoerd.

4. Onderbreekt:

* Externe evenementen: Interrupts zijn signalen die de normale stroom van programma-uitvoering kunnen onderbreken. Ze kunnen afkomstig zijn van hardware (bijvoorbeeld een toetsenbordaanslag, een schijf die een bewerking voltooit) of software. Wanneer er een interrupt optreedt, slaat de CPU de huidige programmastatus op en springt naar een speciale routine die een *interrupt handler* of *interrupt service routine (ISR)* wordt genoemd. De ISR bevat instructies om de interrupt af te handelen (bijvoorbeeld gegevens van het toetsenbord lezen). Nadat de ISR is voltooid, herstelt de CPU de opgeslagen programmastatus en hervat de uitvoering waar deze was gebleven.

* Daarom kan een interrupt ervoor zorgen dat een *andere* set besturingsinstructies wordt uitgevoerd dan wat het oorspronkelijke programma bedoelde.

5. Vector opnieuw instellen:

* Opstarten: Wanneer de computer wordt ingeschakeld of opnieuw wordt ingesteld, begint de CPU met het uitvoeren van instructies vanaf een vooraf gedefinieerd geheugenadres dat de *resetvector* wordt genoemd. Deze vector bevat het adres van de eerste uit te voeren instructie, meestal het begin van de opstartlader van het besturingssysteem.

Samengevat:

De stroom ziet er doorgaans als volgt uit:

1. Inschakelen/resetten: CPU start bij de resetvector.

2. Opstartproces: Bootloader in RAM laadt het besturingssysteem.

3. Programma-uitvoering: Programmacode en gegevens worden in het RAM geladen.

4. Ophalen-decoderen-uitvoeren-cyclus: De CPU haalt instructies op uit RAM (of instructiecache), decodeert ze in besturingssignalen en voert die signalen uit.

5. Onderbreekt: Externe gebeurtenissen kunnen interrupts veroorzaken, waardoor de uitvoering wordt omgeleid naar interrupthandlers.

De CPU zelf is de agent die deze instructies ophaalt en uitvoert, waarbij hij herhaaldelijk de cyclus fetch-decode-execute volgt. De *bron* van de instructies varieert echter zoals hierboven beschreven.