Det styreenhed det er et digitalt kredsløb, der styrer operationer og håndterer alle styresignaler i en computers processor. Det gør det muligt for logikkenheden, hukommelsen og input- og output-periferiudstyr at vide, hvordan man replikerer de kommandoer, der modtages fra et program. Derfor dirigerer den al input- og outputflow, kigger op på kode til programoperationer og styrer andre enheder ved at sende timing og styresignaler..
En styreenhed fungerer ved at tillade inputdata, som den omdanner til styresignaler, og som derefter sendes til den centrale processor. Processoren instruerer de forskellige enheder, hvilke operationer der skal udføres.
Denne enhed er den komponent i processoren, der fungerer som din hjerne, genererer instruktionerne til næsten alle operationer og sikrer, at de udføres korrekt..
Eksempler på enheder, der bruger kontrolenheder, er den centrale behandlingsenhed (CPU) og grafikbehandlingsenheden (GPU).
Artikelindeks
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 styresignaler i den rigtige rækkefølge.
Kontrolenheden består af logiske porte, flip-flops, digitale kredsløb, kodere og dekodere, som er kablet på en etableret måde..
Det kan betragtes som et apparat med tilstande, der varierer fra en tilstand til en anden i hver urcyklus, afhængigt af indholdet af instruktionsregistret og de eksterne indgange..
Outputtet fra dette tilstandsapparat er styresignalerne. Sekvensen af operationer, der udføres af denne maskine, bestemmes af ledningerne til de logiske elementer. Af denne grund kaldes det "integreret".
Designet er baseret på en bestemt arkitektur. Når ændringer i instruktionssættet er påkrævet, skal der foretages ændringer i ledninger og kredsløb.
Dette er grundlaget for den reducerede RISC-arkitektur (instruction set set computing), som kun har et lille antal instruktioner..
Styresignaler er vigtige for at styre udførelsen af operationer. De formidles af udtrykkeligt designede logiske kredsløb, hvor signalgenereringsmetoden ikke kan ændres uden en fysisk ændring i kredsløbsstrukturen..
Styresignalerne til at udføre en operation skal ikke udsendes 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.
Opkoden dekodes i instruktionsdekoderen. Dette består af et sæt dekodere, der afkoder de forskellige felter i instruktionens operationskode.
Instruktionsdekoderen tillader kontrolenheden at komme ind i den første tilstand, der er knyttet til udførelsen af den nye operation, som varer så længe timing-signalerne og andre indgangssignaler forbliver uændrede..
En ændring i et hvilket som helst af ovenstående signaler beder kontrolenheden om at skifte tilstand.
Som et resultat får nogle linjer, der kommer ud af instruktionsdekoderen, værdier i signalet. Disse linjer er koblet til styresignalgeneratorenheden til de forskellige enheder på computeren..
Ved at gentage organiseringen af disse faser struktureres den passende rækkefølge af interne stater i kontrolenheden..
Når en ny instruktion ankommer til styreenheden, er de indlejrede enheder i den oprindelige tilstand for at hente den nye instruktion.
Den væsentlige forskel ved 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 operationskode afkodes ikke for straks at skabe 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, lagres 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 handlinger, der findes i hukommelsesenheden..
Det er kontrolenhedens ansvar at informere input- og outputenhederne, hovedhukommelsen og den logisk-aritmetiske enhed på computeren, hvordan man replikerer de operationer, der udstedes til processoren..
Indlader programhandlinger i hukommelsen og fører dem til processorregisteret. Afhængigt af hvad dette register indeholder, opretter styreenheden et signal, der overvåger udførelsen af disse operationer.
Afhængigt af den operationstype, du kommer ind i kontrolenheden, kan du ændre antallet og rækkefølgen af de sekventielle trin, der genereres for at vælge og konfigurere de dele af CPU'en, der skal bruges til at nå operationens mål, uanset om det er flytning , ændre eller gemme data.
Denne proces med afkodningsoperationer udføres igen, når tælleren forøges til den næste gemte adresse i programmet. Fra denne adresse indtastes den nye operation i kontrolenheden og så videre indtil programmets afslutning.
De funktioner, der udføres af en kontrolenhed, afhænger af typen af CPU på grund af de eksisterende forskelle i strukturen mellem de forskellige mærker. Følgende diagram illustrerer, hvordan instruktionerne i et program behandles.
- Håndterer flere opgaver, såsom at finde og hente instruktioner, afkodning, administrere udførelse og lagre resultater.
- Modtager eksterne instruktioner eller kommandoer, som den konverterer til en sekvens af styresignaler.
- Fortol instruktionerne.
- Styrer sekventiel udførelse af instruktioner.
- Koordinerer rækkefølgen af dataflytninger ind, ud og mellem de mange processorunderenheder.
- Regulerer og styrer synkroniseringen af eksekveringsenhederne, såsom den aritmetiske logiske enhed, og datalagre og registre indeholdt i processoren.
- Sender og modtager styresignaler til andre computerenheder.
- Styrer og styrer datastrømmen gennem de forskellige områder af computeren.
Endnu ingen kommentarer