Plik Jednostka sterująca jest to obwód cyfrowy, który zarządza operacjami i obsługuje wszystkie sygnały sterujące w procesorze komputera. Pozwala jednostce logicznej, pamięci oraz wejściowym i wyjściowym urządzeniom peryferyjnym wiedzieć, jak replikować polecenia otrzymane z programu. Dlatego kieruje cały przepływ wejściowy i wyjściowy, wyszukuje kod operacji programu i kieruje innymi jednostkami, wysyłając sygnały taktowania i sterujące..
Jednostka sterująca działa poprzez przyjmowanie danych wejściowych, które przekształca w sygnały sterujące i które są następnie przesyłane do centralnego procesora. Procesor instruuje różne urządzenia, jakie operacje mają wykonać.
Ta jednostka jest elementem procesora, który działa jak mózg, generując instrukcje dla prawie wszystkich operacji i zapewniając ich prawidłowe wykonanie..
Przykłady urządzeń wykorzystujących jednostki sterujące to jednostka centralna (CPU) i jednostka przetwarzania grafiki (GPU).
Indeks artykułów
Aby wykonać akcję, jednostka sterująca CPU musi wytworzyć niezbędny sygnał sterujący w odpowiedniej kolejności. Istnieją dwa podejścia, które są używane do generowania tych sygnałów sterujących we właściwej kolejności.
Jednostka sterująca składa się z bramek logicznych, przerzutników, obwodów cyfrowych, koderów i dekoderów, które są okablowane w ustalony sposób..
Można go uważać za aparat stanów, który zmienia się od jednego stanu do drugiego w każdym cyklu zegara, w zależności od zawartości rejestru instrukcji i zewnętrznych wejść..
Wyjściem tego aparatu stanu są sygnały sterujące. Kolejność operacji wykonywanych przez tę maszynę jest określona przez okablowanie elementów logicznych. Z tego powodu nazywa się go „zintegrowanym”.
Projekt oparty jest na określonej architekturze. Gdy wymagane są zmiany w zestawie instrukcji, należy wprowadzić zmiany w okablowaniu i obwodzie.
Jest to podstawa architektury obliczeń ze zredukowanym zestawem instrukcji (RISC), która ma tylko niewielką liczbę instrukcji..
Sygnały sterujące są niezbędne do kierowania wykonywaniem operacji. Rozpowszechniane są za pomocą specjalnie zaprojektowanych układów logicznych, w których sposób generowania sygnału nie może być modyfikowany bez fizycznej zmiany struktury obwodu..
Sygnały sterujące do wykonania operacji muszą być nadawane nie w pojedynczym punkcie w czasie, ale przez cały okres odpowiadający cyklowi wykonywania instrukcji..
Kod instrukcji instrukcji zawiera podstawowe informacje do nadawania sygnału sterującego.
Kod operacji jest dekodowany w dekoderze instrukcji. Składa się z zestawu dekoderów, które dekodują różne pola kodu operacji instrukcji.
Dekoder instrukcji umożliwia jednostce sterującej wejście w pierwszy stan związany z wykonaniem nowej operacji, który trwa tak długo, jak długo sygnały taktowania i inne sygnały wejściowe pozostają niezmienione..
Zmiana któregokolwiek z powyższych sygnałów skłania centralę do zmiany stanu.
W rezultacie niektóre linie wychodzące z dekodera instrukcji pobierają wartości w sygnale. Te linie są dołączone do generatora sygnału sterującego dla różnych jednostek komputera..
Poprzez powtórzenie organizacji tych faz w jednostce sterującej ustrukturyzowane jest odpowiednie uporządkowanie stanów wewnętrznych..
Kiedy nowa instrukcja dociera do jednostki sterującej, wbudowane jednostki są w stanie początkowym, aby pobrać nową instrukcję.
Zasadniczą różnicą tego podejścia w stosunku do jednostki zintegrowanej jest istnienie magazynu kontrolnego, który służy do przechowywania mikroprogramów zawierających zakodowane sygnały sterujące niezbędne do wykonania operacji..
Kod operacji instrukcji nie zostanie zdekodowany w celu natychmiastowego utworzenia sygnału sterującego, ale zostanie wskazany adres mikroprogramu, który jest przechowywany w pamięci kontrolnej.
Oznacza to, że sygnały sterujące dołączone do instrukcji są przechowywane w specjalnych komórkach pamięci jako wymienne oprogramowanie układowe..
Mikroprogramowana jednostka sterująca jest wolniejsza niż jednostka wbudowana ze względu na czas potrzebny do przywrócenia operacji znalezionych w jednostce pamięci.
Jednostka sterująca jest odpowiedzialna za informowanie urządzeń wejściowych i wyjściowych, pamięci głównej i jednostki logiczno-arytmetycznej komputera, jak powtórzyć operacje, które są wysyłane do procesora..
Pobiera operacje programu do pamięci i przenosi je do rejestru procesora. W zależności od tego, co zawiera ten rejestr, jednostka sterująca generuje sygnał, który monitoruje wykonanie tych operacji.
W zależności od rodzaju operacji, którą wprowadzasz do jednostki sterującej, możesz zmienić liczbę i kolejność generowanych kroków sekwencyjnych, aby wybrać i skonfigurować części procesora, które będą używane do osiągnięcia celu operacji, niezależnie od tego, czy jest to ruch , modyfikować ani przechowywać danych.
Ten proces operacji dekodowania jest wykonywany ponownie, gdy licznik jest zwiększany do następnego zapisanego adresu programu. Od tego adresu nowa operacja jest wprowadzana do jednostki sterującej i tak dalej, aż do końca programu.
Funkcje wykonywane przez jednostkę sterującą będą zależały od typu procesora ze względu na istniejące rozbieżności w strukturze między różnymi markami. Poniższy diagram ilustruje sposób przetwarzania instrukcji w programie.
- Obsługuje wiele zadań, takich jak znajdowanie i pobieranie instrukcji, dekodowanie, zarządzanie wykonywaniem i przechowywanie wyników.
- Odbiera zewnętrzne instrukcje lub polecenia, które przekształca w sekwencję sygnałów sterujących.
- Zinterpretuj instrukcje.
- Steruje sekwencyjnym wykonywaniem instrukcji.
- Koordynuje sekwencję ruchów danych przychodzących, wychodzących i między wieloma podjednostkami procesora.
- Reguluje i kontroluje synchronizację jednostek wykonawczych, takich jak jednostka arytmetyczno-logiczna oraz magazyny danych i rejestry zawarte w procesorze.
- Wysyła i odbiera sygnały sterujące do innych urządzeń komputerowych.
- Kieruje i kontroluje przepływ danych przez różne obszary komputera.
Jeszcze bez komentarzy