UPRAVLJAČKA JEDINICA (RAČUNANJE): KOMPONENTE, FUNKCIJE - TEHNOLOGIJA - 2025

Kontrolna jedinica je digitalni sklop koji regulira poslovanje i obrađuje sve upravljačke signale u procesor računala. Omogućuje logičkoj jedinici, memoriji, ulaznim i izlaznim perifernim uređajima da znaju kopirati naredbe primljene iz programa. Tako usmjerava sav ulazni i izlazni tok, traži kod za programske operacije i usmjerava ostale jedinice slanjem vremenskih i kontrolnih signala.

Upravljačka jedinica djeluje tako što prima ulazne podatke, koje transformira u upravljačke signale i koji se nakon toga prenose u središnji procesor. Procesor naređuje različitim uređajima koje operacije treba izvesti.

Izvor: pixabay.com

Ova jedinica je komponenta procesora koji djeluje kao vaš mozak, generira upute za gotovo sve operacije i osigurava njihovo pravilno izvršavanje.

Primjeri uređaja koji koriste upravljačke jedinice su središnja procesorska jedinica (CPU) i grafička procesorska jedinica (GPU).

komponente

Za izvršavanje neke akcije, CPU upravljačka jedinica mora proizvesti potreban kontrolni signal u pravilnom slijedu. Postoje dva pristupa koja se koriste za generiranje ovih kontrolnih signala u ispravnom slijedu.

Integrirana jedinica

Upravljačka jedinica sastoji se od logičkih vrata, prekidača, digitalnih sklopova, davača i dekodera koji su ožičeni na utvrđeni način.

Može se zamisliti kao državni aparat koji varira od stanja do stanja u svakom taktu ciklusa, ovisno o sadržaju registra uputa i vanjskim ulazima.

Izlaz ovog državnog aparata su upravljački signali. Slijed operacija koje obavlja ovaj stroj određuje se ožičenjem logičkih elemenata. Iz tog razloga se naziva "integriranim".

Dizajn se temelji na specifičnoj arhitekturi. Kada su potrebne promjene u setu s uputama, potrebno je izvršiti izmjene u ožičenju i krugu.

To je osnova za smanjenu arhitekturu skupa instrukcija (RISC) koja ima samo mali broj uputa.

Upravljački signali

Upravljački signali su bitni za usmjeravanje izvršenja operacija. Oni se šire eksplicitnim dizajniranim logičkim krugovima, u kojima se metoda generiranja signala ne može izmijeniti bez fizičke promjene u strujnom krugu.

Upravljački signali za izvođenje operacije moraju se emitirati ne u isto vrijeme, već kroz vrijeme, što odgovara ciklusu izvođenja upute.

Opcode kod upute uključuje osnovne informacije za emitiranje upravljačkog signala.

Dekoder s uputama

Opcode je dekodiran u dekoderu uputa. To se sastoji od skupa dekodera koji dekodiraju različita polja operacijskog koda upute.

Dekoder s uputama omogućuje upravljačkoj jedinici da uđe u prvo stanje povezano s izvršenjem nove operacije, koje traje sve dok vremenski signali i ostali ulazni signali ostanu nepromijenjeni.

Promjena bilo kojeg od gore navedenih signala traži da se stanje upravljačke jedinice promijeni.

Kao rezultat, neke linije koje izlaze iz dekodera upute dobivaju vrijednosti u signalu. Te su linije povezane s uređajem za generiranje upravljačkih signala za različite jedinice računala.

Ponavljanjem organizacije ovih faza, u upravljačkoj jedinici strukturira se odgovarajuće redoslijed unutarnjih stanja.

Kada nova uputa stigne na upravljačku jedinicu, ugrađene jedinice su u početnom stanju kako bi preuzele novu upute.

Mikroprogramirana jedinica

Bitna razlika ovog pristupa u odnosu na integriranu jedinicu je postojanje kontrolnog spremišta, koje se koristi za pohranjivanje mikroprograma koji uključuju kodirane upravljačke signale neophodne za izvršenje operacije.

Operativni kôd upute neće se dekodirati radi odmah stvaranja upravljačkog signala, ali bit će naznačena adresa mikroprograma koji je pohranjen u upravljačkoj trgovini.

Odnosno, kontrolni signali u prilogu s uputama pohranjuju se u posebne memorijske ćelije kao zamjenski firmver.

Mikroprogramirana upravljačka jedinica sporija je od ugrađene jedinice zbog vremena potrebnog za obnavljanje operacija pronađenih u memorijskoj jedinici.

Značajke

Odgovornost je upravljačke jedinice da informira ulazne i izlazne uređaje, glavnu memoriju i logičko-aritmetičku jedinicu računala o ponovljivanju operacija koje su izdane procesoru.

Uključuje programske operacije u memoriju i odvodi ih u registar procesora. Ovisno o tome što ovaj registar uključuje, upravljačka jedinica stvara signal koji nadzire izvedbu tih operacija.

Ovisno o vrsti operacije u koju uđete u upravljačku jedinicu, možete promijeniti broj i redoslijed generiranih uzastopnih koraka za odabir i konfiguriranje dijelova CPU-a koji će se koristiti za postizanje cilja operacije, bilo da se kreće, mijenja ili pohranjivati ​​podatke.

Postupak dekodiranja izvodi se opet nakon što se brojač poveća na sljedeću spremljenu adresu programa. Od te adrese novi se postupak upisuje u upravljačku jedinicu, i tako dalje, do kraja programa.

Ilustracija

Funkcije koje upravljačka jedinica obavlja ovisit će o vrsti CPU-a zbog postojećih razlika u strukturi različitih marki. Sljedeći dijagram prikazuje kako se obrađuju upute u programu.

Izvor: Autor Kapooht - Vlastiti rad, CC BY-SA 3.0, - Rukuje s više zadataka, kao što su pretraživanje i pretraživanje uputa, dekodiranje, upravljanje izvršavanjem i pohranjivanjem rezultata.

- Primanje vanjskih uputa ili naredbi koje pretvara u niz kontrolnih signala.

- Tumačite upute.

- kontrolira uzastopno izvršavanje uputa.

- Koordinira redoslijed kretanja podataka u, prema i između mnogih procesorskih podjedinica.

- Regulira i kontrolira sinkronizaciju jedinica izvršenja, poput aritmetičke logičke jedinice, i spremišta podataka i registara koji se nalaze u procesoru.

- Šalje i prima upravljačke signale na druge računalne uređaje.

- usmjerava i kontrolira protok podataka kroz različita područja računala.

Reference

1. Tehopedija (2019). Upravljačka jedinica (CU). Preuzeto sa: zgornja ploča.hr.
2. Računarska nada (2017). Kontrolna jedinica. Preuzeto sa: computerhope.com.
3. Geeks za Geeks (2019). Organizacija računala: Mikroprogramirana upravljačka jedinica s mikroprogramiranim v / s Preuzeto sa: geeksforgeeks.org.
4. Geeks za Geeks (2019). Uvođenje upravljačke jedinice i njen dizajn Preuzeto sa: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedija, besplatna enciklopedija (2019). Kontrolna jedinica. Preuzeto sa: en.wikipedia.org.