Programmausführung

Programmausführung bezeichnet den Ablauf der Anweisungen eines Computerprogramms durch die Hardware eines Rechners. Im Unterschied zur bloßen Übersetzung von Quellcode in ausführbaren Code umfasst die Ausführung auch das laufende Manipulieren von Speicherzuständen, das Verwalten von Ressourcen und die Interaktion mit Eingabe- und Ausgabegeräten. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Programm als Prozess oder Thread im Arbeitsspeicher geladen wird und der Prozessor wiederholt Anweisungen lädt, decodiert und ausführt, um eine definierte Aufgabe zu erfüllen.

Der grundlegende Ausführungsprozess erfolgt typischerweise über den Fetch-Decode-Execute-Zyklus. Der Prozessor holt eine Instruktion aus dem Speicher, dekodiert sie (um z. B. zu erkennen, welche Operation und welche Operanden gemeint sind) und führt sie aus, wobei sich der Zustand der CPU-Register, des Speichers und der Peripherie entsprechend ändert. Moderne Systeme verwenden Pipeline-Techniken, Speichermanagement, Interrupts sowie Kontextwechsel zwischen Prozessen, um Multitasking zu ermöglichen.

Für die Ausführung stehen verschiedene Umgebungen zur Verfügung. Native Programme werden als Maschinencode direkt von der CPU ausgeführt. Plattformunabhängige Sprachen nutzen Interpreter oder Bytecode mit Just-in-Time-Compilation (JIT), wodurch der Code während der Ausführung übersetzt wird. Zwischen diesen Modellen bestehen Unterschiede in Portabilität, Leistung und Ressourcennutzung; Betriebssystem und Hardwarearchitektur beeinflussen die Ausführung maßgeblich.

Zusätzliche Aspekte betreffen Prozesse und Threads, Synchronisation, Speichermanagement, Fehlerbehandlung und Sicherheit. Kontextwechsel, Speicherzugriffsregeln und I/O-Verarbeitung bestimmen, wie effizient mehrere Ausführungseinheiten parallel arbeiten. Die Programmatische Ausführung ist damit sowohl von der logischen Struktur des Programms als auch vom Laufzeitumfeld abhängig.