- komponenter
- Integreret enhed
- Styresignaler
- Instruktionsdekoder
- Mikroprogrammeret enhed
- Funktioner
- Illustration
- Referencer
Den Styreenheden er et digitalt kredsløb, der regulerer drift og håndtag alle styresignalerne inden for en computers processor. Det gør det muligt for den logiske enhed, hukommelse, og input- og output-perifere enheder at vide, hvordan man kopierer kommandoer, der er modtaget fra et program. Således dirigerer den al input og output flow, søger kode for programoperationer og dirigerer andre enheder ved at sende timing og styresignaler.
En styreenhed fungerer ved at indtaste inputdata, som den omdannes til styresignaler, og som derefter overføres til den centrale processor. Processoren bestiller de forskellige enheder, hvilke operationer der skal udføres.
Kilde: pixabay.com
Denne enhed er den komponent i processoren, der fungerer som din hjerne, og genererer instruktionerne for næsten alle operationer og sikrer, at de udføres korrekt.
Eksempler på enheder, der bruger kontrolenheder, er den centrale behandlingsenhed (CPU) og grafikbehandlingsenheden (GPU).
komponenter
For at udføre en handling skal CPU-styreenheden producere det nødvendige styresignal i den rigtige rækkefølge. Der er to tilgange, der bruges til at generere disse kontrolsignaler i den rigtige sekvens.
Integreret enhed
Kontrolenheden består af logiske porte, flip-flops, digitale kredsløb, kodere og dekodere, der er kablet på en etableret måde.
Det kan betragtes som et statsapparat, der varierer fra tilstand til tilstand i hver urcyklus, afhængigt af indholdet af instruktionsregisteret og eksterne indgange.
Outputet fra dette tilstandsapparat er styresignalerne. Sekvensen af operationer, der udføres af denne maskine, bestemmes af kabelføring af de logiske elementer. Af denne grund kaldes det "integreret".
Designet er baseret på en bestemt arkitektur. Når der kræves ændringer i instruktionssættet, skal der foretages ændringer i ledninger og kredsløb.
Dette er grundlaget for den reducerede instruktions sæt computing (RISC) arkitektur, der kun har et lille antal instruktioner.
Styresignaler
Styresignaler er vigtige for at styre udførelsen af operationer. De formidles ved udtrykkeligt designet logiske kredsløb, hvor signalgenereringsmetoden ikke kan ændres uden en fysisk ændring i kredsløbsstrukturen.
Styresignalerne til at udføre en operation skal sendes ikke på et enkelt tidspunkt, men over hele den tidsperiode, der svarer til instruktionsudførelsescyklussen.
Opkoden til en instruktion inkluderer de grundlæggende oplysninger til transmission af styresignalet.
Instruktionsdekoder
Opkoden afkodes i instruktionsdekoderen. Dette består af et sæt dekodere, der afkoder de forskellige felter i instruktionens betjeningskode.
Instruktionsdekoderen giver kontrolenheden mulighed for at gå ind i den første tilstand, der er forbundet med udførelsen af den nye operation, som varer så længe tidssignalerne og andre indgangssignaler forbliver uændrede.
En ændring i et hvilket som helst af de ovennævnte signaler beder kontrolenhedens tilstand om at ændre sig.
Som et resultat får nogle linjer, der kommer ud af instruktionsdekoderen værdier i signalet. Disse linier er koblet til styresignalgeneratorenheden for de forskellige enheder på computeren.
Ved at gentage organiseringen af disse faser struktureres den passende rækkefølge af interne tilstande i kontrolenheden.
Når en ny instruktion ankommer til styreenheden, er de integrerede enheder i den oprindelige tilstand for at hente den nye instruktion.
Mikroprogrammeret enhed
Den væsentlige forskel i denne fremgangsmåde med hensyn til den integrerede enhed er eksistensen af et kontrollager, der bruges til at lagre mikroprogrammerne, der inkluderer de kodede styresignaler, der er essentielle for udførelsen af en operation.
Instruktionens betjeningskode skal ikke afkodes for straks at oprette et styresignal, men adressen på et mikroprogram, der er gemt i kontrollageret, vil blive angivet.
Det vil sige, at styresignalerne, der er knyttet til instruktionerne, gemmes i specielle hukommelsesceller som udskiftelig firmware.
Den mikroprogrammerede styreenhed er langsommere end den indbyggede enhed på grund af den tid det tager at gendanne de operationer, der findes i hukommelsesenheden.
Funktioner
Det er kontrolenhedens ansvar at informere input- og outputenhederne, hovedhukommelsen og den logisk-aritmetiske enhed på computeren om, hvordan man replikerer de operationer, der udstedes til processoren.
Henter programfunktioner i hukommelsen og fører dem til processorregistret. Afhængigt af hvad dette register inkluderer, skaber kontrolenheden et signal, der overvåger udførelsen af disse operationer.
Afhængig af typen af operation, du går ind i kontrolenheden, kan du ændre antallet og rækkefølgen af de sekvente trin, der genereres for at vælge og konfigurere de dele af CPU, der vil blive brugt til at nå målet med operationen, hvad enten det er flytte, ændre eller gem data.
Denne proces med at afkode operationer udføres igen, da tælleren øges til programmets næste gemte adresse. Fra denne adresse indtastes den nye operation i kontrolenheden osv. Indtil programmets afslutning.
Illustration
Funktionerne, der udføres af en styreenhed, er underlagt CPU-typen på grund af de eksisterende forskelle i strukturen mellem de forskellige mærker. Følgende diagram illustrerer, hvordan instruktionerne i et program behandles.
Kilde: Af Kapooht - Eget arbejde, CC BY-SA 3.0, - Håndterer flere opgaver, såsom søgning og hentning af instruktioner, afkodning, styring af udførelsen og lagring af resultaterne.
- Den modtager de eksterne instruktioner eller kommandoer, som den konverterer til en række af styresignaler.
- Fortol instruktionerne.
- Kontrollerer den sekventielle udførelse af instruktioner.
- Koordinerer sekvensen af databeveje i, ud og mellem de mange processor-underenheder.
- Regulerer og kontrollerer synkroniseringen af eksekveringsenhederne, f.eks. Den aritmetiske logiske enhed, og datalagrene og registre indeholdt i processoren.
- Sender og modtager styresignaler til andre computerenheder.
- Retning og styring af strømmen af data gennem de forskellige områder af computeren.
Referencer
- Techopedia (2019). Kontrolenhed (CU). Taget fra: ceilingpedia.com.
- Computer Hope (2017). Styreenhed. Taget fra: computerhope.com.
- Geeks for Geeks (2019). Computerorganisation: Hardwired v / s Mikroprogrammeret styreenhed taget fra: geeksforgeeks.org.
- Geeks for Geeks (2019). Introduktion af kontrolenhed og dens design. Taget fra: geeksforgeeks.org.
- Wikipedia, gratis encyklopædi (2019). Styreenhed. Taget fra: en.wikipedia.org.