Jednostka sterująca (informatyka) komponenty, funkcje

Jednostka sterująca Jest to obwód cyfrowy, który reguluje operacje i obsługuje wszystkie sygnały sterujące w procesorze komputerowym. Umożliwia urządzenie logiczne, pamięć oraz peryferyjne i wyjściowe. Dlatego kierowany jest cały przepływ wejścia i wyjścia, poszukuje kodu programów i kieruje innymi jednostkami, wysyłając sygnały czasowe i kontrolne.

Jednostka sterująca działa, przyjmując dane wejściowe, które przekształca sygnały sterujące, a następnie przesyłane do środkowego procesora. Procesor zamawia różne urządzenia, które powinny wykonywać operacje.

Źródło: Pixabay.com

Ta jednostka jest składnikiem procesora, który działa jak jego mózg, ponieważ generuje instrukcje prawie wszystkich operacji i gwarantuje, że są one poprawnie wykonywane.

Przykładami urządzeń korzystających z jednostek kontrolnych to jednostka przetwarzania centralnego (CPU) i jednostka przetwarzania grafiki (GPU).

[TOC]

składniki

Aby wykonać działanie, jednostka sterująca procesora musi wytworzyć niezbędny sygnał sterujący w odpowiedniej sekwencji. Istnieją dwa podejścia, które są używane do generowania tych sygnałów sterowania we właściwej sekwencji.

Zintegrowana jednostka

Jednostka sterująca składa się z logicznych bram, klapek, obwodów cyfrowych, enkoderów i dekoderów, które są podłączone w ustalony sposób.

Można go uznać za aparat stanowy, który różni się w zależności od stanu w każdym cyklu zegara, w zależności od treści rejestracji instrukcji i wpisów zewnętrznych.

Wyjście tego aparatu są sygnały kontrolne. Sekwencja operacji przeprowadzonych przez tę maszynę jest określona przez okablowanie elementów logicznych. Z tego powodu nazywa się to „zintegrowanym”.

Może ci służyć: wewnętrzne części komputera i jego cechy

Projekt oparty jest na konkretnej architekturze. Gdy wymagane są zmiany w zestawie instrukcji, należy wprowadzić zmiany okablowania i obwodu.

Jest to podstawa architektury obliczeniowej małego zestawu instrukcji (RISC), która ma tylko niewielką liczbę instrukcji.

Sygnały kontrolne

Sygnały kontrolne mają fundamentalne znaczenie dla kierowania wykonywaniem operacji. Są one rozpowszechniane przez wyraźnie zaprojektowane obwody logiczne, w których metody generowania sygnału nie można zmodyfikować bez fizycznej zmiany struktury obwodu.

Sygnały kontrolne do wykonywania operacji muszą być rozpowszechnione nie w jednym punkcie w czasie, ale przez cały okres czasu odpowiadające cyklowi wykonywania instrukcji.

Kod operacyjny instrukcji zawiera podstawowe informacje do rozpowszechniania sygnału sterowania.

Dekoder instrukcji

Kod pracy jest dekodowany w dekoderze instrukcji. Jest to składane przez zestaw dekoderów, które dekodują różne pola kodu operacji instrukcji.

Dekoder instrukcji wyraża zgodę na to, że jednostka sterująca wchodzi do pierwszego stanu powiązanego z wykonaniem nowej operacji, która trwa tyle czasu, ile pozostaje bez zmiany sygnałów rozrządu i innych sygnałów wejściowych.

Zmiana dowolnego z wyżej wymienionych sygnałów, które zmieniają stan jednostki sterującej.

W rezultacie niektóre linie, które pozostawiają dekoder instrukcji, pozyskują wartości sygnału. Te linie są sprzężone z urządzeniem generatora sygnału sterowania dla różnych jednostek komputerowych.

Może Ci służyć: pamięć główna (informatyka): komponenty, typy, funkcje

Powtarzając organizację tych faz jest takie, że odpowiednia kolejność stanów wewnętrznych jest ustrukturyzowana w jednostce kontrolnej.

Po przybyciu nowej instrukcji do jednostki sterującej zintegrowane jednostki znajdują się w stanie początkowym, aby odzyskać nową instrukcję.

Jednostka mikroprogramowa

Istotną różnicą tego podejścia w odniesieniu do zintegrowanej jednostki jest istnienie magazynu kontrolnego, który służy do przechowywania mikropramów, które zawierają niezbędne kodowane sygnały kontrolne do wykonywania operacji.

Instruktażowy kod działania nie zostanie zdekodowany, aby następnie utworzyć sygnał sterujący, ale adres mikropramatu zostanie wskazany, że jest przechowywany w magazynie kontrolnym.

Oznacza to, że znaki sterujące przymocowane do instrukcji są przechowywane w specjalnych komórkach pamięci, takich jak wymienne mikropramy.

Mikroprogramowana jednostka sterująca jest wolniejsza niż jednostka zintegrowana ze względu na czas potrzebny do przywrócenia operacji znalezionych w jednostce pamięci.

Funkcje

Obowiązkiem jednostki sterującej jest informowanie urządzeń wejściowych i wyjściowych, do pamięci głównej i jednostki arytmetycznej logicznej komputera Jak odtworzyć operacje wydawane procesorowi.

Otrzymuje w pamięci operacje programów i przenosi je do rejestracji procesora. W zależności od tego, co obejmuje ten rejestr, jednostka sterująca tworzy sygnał, który monitoruje wykonywanie tych operacji.

Zgodnie z rodzajem operacji, która wchodzi do jednostki sterującej, ilość i kolejność sekwencyjnych kroków wygenerowanych do wyboru i skonfigurowania części procesora, które zostaną użyte do osiągnięcia celu operacji, czy to przesuwać, zmodyfikować lub przechowywać dane.

Może ci służyć: 6 zalet i wady cyfrowych prezentacji

Ten proces dekodowania jest przeprowadzany, gdy księgowy zostanie zwiększony do następującego zapisanego adresu programu. Z tego adresu nowa operacja jest wprowadzana do jednostki sterującej i tak dalej do końca programu.

Ilustracja

Funkcje wykonywane przez jednostkę sterującą będą podlegać rodzaju procesora, ze względu na istniejące różnice struktury między różnymi markami. Poniższy schemat ilustruje, w jaki sposób przetwarzane są instrukcje programu.

Źródło: autor: Kapooht - Own Work, CC przez -sa 3.0, https: // commons.Wikimedia.org/w/indeks.Php?Curid = 25789639

- Obsługuje wiele zadań, takich jak wyszukiwanie i odzyskiwanie instrukcji, dekodowanie, zarządzanie wykonywaniem i przechowywanie wyników.

- Odbieraj zewnętrzne instrukcje lub polecenia, do których stają się sekwencją sygnałów kontrolnych.

- Interpretuj instrukcje.

- Kontroluje sekwencyjne wykonywanie instrukcji.

- Koordynuje sekwencję ruchów danych wewnątrz, na zewnątrz i wśród wielu podjednostek procesora.

- Reguluje i kontroluje synchronizację jednostek wykonawczych, takich jak arytmetyczna jednostka logiczna oraz zapisy danych i danych zawarte w procesorze.

- Wysyłaj i odbieraj sygnały kontrolne do innych urządzeń komputerowych.

- Kieruje i kontroluje przepływ danych przez różne obszary komputera.

Bibliografia

1. Ravepedia (2019). Kontrola jednostki (Cu). Zaczerpnięte z: Ravepedia.com.
2. Computer Hope (2017). Kontrola jednostki. Zaczerpnięte z: computerHope.com.
3. Geeks dla Geeks (2019). Organizacja komputerowa: Mikrokrogramowana jednostka sterująca Hardwired V/S. Zaczerpnięte z: Geeksforgeeks.org.
4. Geeks dla Geeks (2019). Wprowadzenie jednostki sterującej i jej projektu. Zaczerpnięte z: Geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Kontrola jednostki. Zaczerpnięte z: w.Wikipedia.org.