Kontrollenhet (datavetenskap) komponenter, funktioner

De styrenhet Det är en digital krets som styr verksamheten och hanterar alla styrsignaler inom datorprocessorn. Det tillåter den logiska enheten, minnet och inmatning och utgångsutrustning att veta hur man replikerar till de order som erhållits från ett program. Därför styrs hela posten och utgångsflödet, koden för programmen och leder andra enheter genom att skicka timing och styrsignaler.

En kontrollenhet verkar genom att tillåta inmatningsdata, som omvandlar styrsignaler och därefter överförs till den centrala processorn. Processorn beställer de olika enheterna som operationer ska utföra.

Källa: Pixabay.com

Denna enhet är komponenten i processorn som fungerar som hjärnan, eftersom den genererar instruktionerna för nästan alla operationer och garanterar att de körs korrekt.

Exempel på enheter som använder styrenheter är Central Processing Unit (CPU) och Graphics Processing Unit (GPU).

[TOC]

Komponenter

För att utföra en åtgärd måste CPU -kontrollenheten producera den nödvändiga styrsignalen i lämplig sekvens. Det finns två metoder som används för att generera dessa styrsignaler i rätt sekvens.

Integrerad enhet

Kontrollenheten består av logiska grindar, flip-flops, digitala kretsar, kodare och avkodare, som är kopplade på ett etablerat sätt.

Det kan betraktas som en tillståndsapparat, som varierar från ett tillstånd till en annan i varje klockcykel, beroende på innehållet i instruktionens registrering och externa poster.

Utgången från denna tillståndsapparat är styrsignalerna. Sekvensen för operationerna som utförs av denna maskin bestäms av ledningarna av de logiska elementen. Av denna anledning kallas det "integrerat".

Kan tjäna dig: interna delar av en dator och dess egenskaper

Designen är baserad på en specifik arkitektur. När ändringar krävs i uppsättningen instruktioner måste ändringar i ledningar och krets göras.

Detta är grunden för datorarkitekturen för en liten uppsättning instruktioner (RISC), som bara har ett litet antal instruktioner.

Kontrollsignaler

Kontrollsignaler är grundläggande för att styra verksamheten. De sprids av uttryckligen utformade logiska kretsar, där signalgenereringsmetoden inte kan modifieras utan en fysisk förändring av kretsstrukturen.

Kontrollsignalerna för att utföra en operation måste spridas inte i en enda tidpunkt, men under hela tiden som motsvarar instruktionsutförandecykeln.

Driftskoden för en instruktion inkluderar grundinformationen för att sprida kontrollsignalen.

Instruktionskodare

Operationskoden avkodas i instruktionerna avkodare. Detta består av en uppsättning avkodare som avkodar de olika fälten i instruktionskoden.

Instruktionerna avkodare samtycker till att styrenheten kommer in i det första tillståndet kopplat till genomförandet av den nya operationen, som varar så mycket tid som de kvarstår utan att ändra tidssignalerna och andra insignaler.

En förändring av någon av de ovannämnda signalerna som ändrar kontrollenhetens tillstånd.

Som ett resultat förvärvar några rader som lämnar instruktionerna avkodare signalvärden. Dessa linjer är kopplade till styrsignalgeneratorenheten för de olika datorenheterna.

Kan tjäna dig: huvudminne (datavetenskap): komponenter, typer, funktioner

Att upprepa organisationen av dessa faser är att lämplig ordning för interna tillstånd är strukturerad i kontrollenheten.

När en ny instruktion till kontrollenheten anländer är de integrerade enheterna i det ursprungliga tillståndet för att återställa den nya instruktionen.

Mikroprogrammerad enhet

Den väsentliga skillnaden i detta tillvägagångssätt med avseende på den integrerade enheten är förekomsten av ett kontrolllager, som används för att lagra mikroprogram som inkluderar de väsentliga kodade styrsignalerna för genomförandet av en operation.

Instruktionskoden för drift kommer inte att avkodas för att sedan skapa en styrsignal, men adressen till ett mikroprogram kommer att anges som lagras i kontrolllagret.

Det vill säga kontrolltecknen som är knutna till instruktionerna lagras i speciella minnesceller som utbytbara mikroprogram.

Den mikroprogrammerade styrenheten är långsammare än den integrerade enheten på grund av den tid det tar att återställa de operationer som finns i minnesenheten.

Funktioner

Det är styrenhetens ansvar att informera inmatnings- och utgångsenheterna, till huvudminnet och den logiska-aritmetiska enheten för datorn hur man replikerar de operationer som utfärdas till processorn.

Får i minnet programmens verksamhet och tar dem till processorregistreringen. Beroende på vad detta register inkluderar skapar kontrollenheten en signal som övervakar prestandan för dessa operationer.

Enligt den typ av operation som kommer in i styrenheten, mängden och ordningen för de sekventiella stegen som genereras för att välja och konfigurera de delar av CPU som kommer att användas för att uppnå målet med operationen, vare sig det ska flytta, ändra eller lagra data.

Kan tjäna dig: 6 fördelar och nackdelar med digitala presentationer

Denna process med avkodningsoperationer utförs när revisoren ökas till följande sparade adress för programmet. Från den adressen matas den nya operationen in i styrenheten, och så vidare till slutet av programmet.

Illustration

De funktioner som utförs av en kontrollenhet kommer att omfattas av typen av CPU på grund av de befintliga skillnaderna i strukturen mellan de olika varumärkena. Följande diagram illustrerar hur instruktionerna för ett program behandlas.

Källa: av Kapooht - eget arbete, CC av -SA 3.0, https: // commons.Wikimedia.org/w/index.Php?Curid = 25789639

- Hanterar flera uppgifter, till exempel sökning och återhämtning av instruktioner, avkodning, hantering av genomförandet och lagring av resultaten.

- Ta emot externa instruktioner eller kommandon som det blir en kontrollsignalsekvens.

- Tolka instruktionerna.

- Styr den sekventiella exekveringen av instruktionerna.

- Koordinerar sekvensen för datarörelser inuti, utanför och bland de många underenheterna i processorn.

- Reglerar och kontrollerar synkroniseringen av exekveringsenheterna, såsom den aritmetiska logiska enheten, och butikerna och dataposten i processorn.

- Skicka och ta emot kontrollsignaler till andra datorenheter.

- Riktar och kontrollerar dataflödet genom de olika områdena på datorn.

Referenser

1. Ravepedia (2019). Enhetskontroll (CU). Taget från: ravepedia.com.
2. Computer Hope (2017). Enhetskontroll. Taget från: Computerhope.com.
3. Geeks for Geeks (2019). Datororganisation: Hardwired V/S Micro-programmerad styrenhet. Taget från: GeeksForgeeks.org.
4. Geeks for Geeks (2019). Introduktion av kontrollenhet och dess design. Taget från: GeeksForgeeks.org.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Enhetskontroll. Taget från: i.Wikipedia.org.