Componenti dell'unità di controllo (informatica), funzioni

IL centralina È un circuito digitale che governa le operazioni e gestisce tutti i segnali di controllo all'interno del processore del computer. Consente all'unità logica, alla memoria e alle periferiche di input e output di sapere come replicare agli ordini ricevuti da un programma. Pertanto, l'intero flusso di entrata e uscita è diretto, cerca il codice dei programmi e dirige altre unità inviando segnali di tempistica e controllo.

Un'unità di controllo agisce ammettendo i dati di input, che trasforma i segnali di controllo e successivamente trasmessa al processore centrale. Il processore ordina i diversi dispositivi che le operazioni dovrebbero eseguire.

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Questa unità è il componente del processore che funge da cervello, perché genera le istruzioni per quasi tutte le operazioni e garantisce che vengano eseguite correttamente.

Esempi di dispositivi che utilizzano le unità di controllo sono l'unità di elaborazione centrale (CPU) e l'unità di elaborazione grafica (GPU).

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Componenti

Per eseguire un'azione, l'unità di controllo della CPU deve produrre il segnale di controllo necessario nella sequenza appropriata. Esistono due approcci che vengono utilizzati per generare questi segnali di controllo nella sequenza corretta.

Unità integrata

L'unità di controllo è costituita da porte logiche, infradito, circuiti digitali, encoder e decodificatori, che sono cablati in modo consolidato.

Può essere considerato come un apparato degli Stati, che varia da uno stato all'altro in ciascun ciclo di clock, a seconda del contenuto della registrazione delle istruzioni e delle voci esterne.

L'output di questo apparato degli Stati è i segnali di controllo. La sequenza delle operazioni eseguite da questa macchina è determinata dal cablaggio degli elementi logici. Per questo motivo si chiama "integrato".

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Il design si basa su un'architettura specifica. Quando sono necessarie modifiche nel set di istruzioni, è necessario apportare modifiche al cablaggio e al circuito.

Questa è la base per l'architettura informatica di un piccolo insieme di istruzioni (RISC), che ha solo un piccolo numero di istruzioni.

Segnali di controllo

I segnali di controllo sono fondamentali per dirigere l'esecuzione delle operazioni. Sono diffusi da circuiti logici espressamente progettati, in cui il metodo di generazione del segnale non può essere modificato senza un cambiamento fisico della struttura del circuito.

I segnali di controllo per eseguire un'operazione devono essere diffusi non in un singolo momento, ma durante l'intero periodo di tempo corrispondente al ciclo di esecuzione delle istruzioni.

Il codice operativo di un'istruzione include le informazioni di base per diffondere il segnale di controllo.

Decodificatore di istruzioni

Il codice operativo viene decodificato nel decodificatore delle istruzioni. Ciò è costituito da un insieme di decodificatori che decodificano i diversi campi del codice operativo di istruzione.

L'istruzione Decoder acconsente al fatto che l'unità di controllo entra nel primo stato collegato all'esecuzione della nuova operazione, che dura tanto tempo che rimangono senza alterare i segnali di temporizzazione e altri segnali di input.

Un cambiamento di uno qualsiasi dei segnali di cui sopra che cambia lo stato dell'unità di controllo.

Di conseguenza, alcune righe che lasciano le istruzioni decoder acquisiscono valori del segnale. Queste linee sono accoppiate al dispositivo del generatore del segnale di controllo per le diverse unità del computer.

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Ripetere l'organizzazione di queste fasi è che l'ordine appropriato degli stati interni è strutturato nell'unità di controllo.

Quando arriva una nuova istruzione all'unità di controllo, le unità integrate sono nello stato iniziale per recuperare la nuova istruzione.

Unità microprogrammetta

La differenza essenziale di questo approccio rispetto all'unità integrata è l'esistenza di un magazzino di controllo, che viene utilizzato per archiviare microprogrammi che includono i segnali di controllo codificati essenziali per l'esecuzione di un'operazione.

Il codice di funzionamento didattico non verrà decodificato per creare un segnale di controllo, ma verrà indicato l'indirizzo di un microprogramma che viene memorizzato nel magazzino di controllo.

Cioè, i segni di controllo collegati alle istruzioni sono memorizzati in speciali celle di memoria come microprogrammi sostituibili.

L'unità di controllo microprogrammata è più lenta dell'unità integrata a causa del tempo necessario per ripristinare le operazioni trovate nell'unità di memoria.

Funzioni

È responsabilità dell'unità di controllo informare i dispositivi di input e output, alla memoria principale e all'unità logica-aritmetica del computer su come replicare le operazioni emesse al processore.

Ottiene in memoria le operazioni dei programmi e li porta alla registrazione del processore. A seconda di ciò che questo registro include, l'unità di controllo crea un segnale che monitora le prestazioni di queste operazioni.

Secondo il tipo di operazione che entra nell'unità di controllo, la quantità e l'ordine dei passaggi sequenziali generati per selezionare e configurare le parti della CPU che verranno utilizzate per raggiungere l'obiettivo dell'operazione, se muoversi, modificare o archiviare i dati.

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Questo processo di decodifica viene effettuato quando il commercialista viene aumentato al seguente indirizzo salvato del programma. Da quell'indirizzo, la nuova operazione viene inserita nell'unità di controllo e così via fino alla fine del programma.

Illustrazione

Le funzioni svolte da un'unità di controllo saranno soggette al tipo di CPU, a causa delle disparità esistenti della struttura tra i diversi marchi. Il seguente diagramma illustra come vengono elaborate le istruzioni di un programma.

Fonte: di Kapooht - proprio lavoro, cc di -sa 3.0, https: // Commons.Wikimedia.org/w/indice.PHP?Curid = 25789639

- Gestisce più attività, come la ricerca e il recupero delle istruzioni, la decodifica, la gestione dell'esecuzione e l'archiviazione dei risultati.

- Ricevi istruzioni o comandi esterni a cui diventa una sequenza di segnali di controllo.

- Interpretare le istruzioni.

- Controlla l'esecuzione sequenziale delle istruzioni.

- Coordina la sequenza dei movimenti dei dati all'interno, all'esterno e tra le numerose subunità del processore.

- Regola e controlla la sincronizzazione delle unità di esecuzione, come l'unità logica aritmetica, e i negozi e i record di dati contenuti nel processore.

- Invia e ricevi segnali di controllo ad altri dispositivi per computer.

- Dirige e controlla il flusso di dati attraverso le diverse aree del computer.

Riferimenti

1. Ravepedia (2019). Controllo unitario (CU). Preso da: Ravepedia.com.
2. Computer Hope (2017). Controllo unitario. Preso da: ComputerHope.com.
3. Geeks for Geeks (2019). Organizzazione del computer: unità di controllo micro-programmata da V/S con caduta. Tratto da: geeksforgeeks.org.
4. Geeks for Geeks (2019). Introduzione dell'unità di controllo e del suo design. Tratto da: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Controllo unitario. Preso da: in.Wikipedia.org.