БЛОК ЗА УПРАВЛЕНИЕ (ИЗЧИСЛИТЕЛНИ): КОМПОНЕНТИ, ФУНКЦИИ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

В контролното устройство е цифрова схема, която управлява операции и дръжки всички управляващи сигнали в рамките на процесора на компютъра. Това позволява на логическата единица, паметта и входните и изходните периферни устройства да знаят как да репликират команди, получени от програма. По този начин той маршрутизира целия вход и изходен поток, търси код за програмни операции и насочва други единици, като изпраща сигнали за синхронизация и управление.

Управляващото устройство действа, като приема входни данни, които преобразува в контролни сигнали и които впоследствие се предават на централния процесор. Процесорът поръчва на различните устройства какви операции да изпълняват.

Източник: pixabay.com

Това устройство е компонентът на процесора, който действа като мозък ви, генерира инструкциите за почти всички операции и гарантира, че те се изпълняват правилно.

Примери за устройства, които използват контролни устройства, са централният процесор (CPU) и графичният процесор (GPU).

елементи

За да извърши действие, управляващият процесор трябва да генерира необходимия контролен сигнал в правилната последователност. Има два подхода, които се използват за генериране на тези управляващи сигнали в правилната последователност.

Интегрирана единица

Управляващият блок е съставен от логически порти, джапанки, цифрови схеми, енкодери и декодери, които са свързани по установен начин.

Може да се мисли като държавен апарат, който варира от състояние до състояние във всеки цикъл на часовника, в зависимост от съдържанието на регистъра на инструкциите и външните входове.

Изходът на този държавен апарат са управляващите сигнали. Последователността на операциите, извършвани от тази машина, се определя от свързването на логическите елементи. Поради тази причина той се нарича "интегриран".

Дизайнът се основава на специфична архитектура. Когато са необходими промени в набора от инструкции, трябва да се направят промени в окабеляването и веригата.

Това е основата на намалената архитектура за изчисления на набор от инструкции (RISC), която има само малък брой инструкции.

Контролни сигнали

Контролните сигнали са от съществено значение за насочване на изпълнението на операциите. Те се разпространяват чрез изрично проектирани логически схеми, в които методът за генериране на сигнал не може да бъде променен без физическа промяна в структурата на веригата.

Контролните сигнали за извършване на операция трябва да се излъчват не в един момент, а през целия период от време, съответстващ на цикъла на изпълнение на инструкциите.

Опкодът на инструкцията включва основната информация за излъчване на контролния сигнал.

Инструкция декодер

Опкодът се декодира в декодера за инструкции. Това е съставено от набор от декодери, които декодират различните полета на операционния код на инструкцията.

Декодерът на инструкции позволява на управляващия блок да влезе в първото състояние, свързано с изпълнението на новата операция, което продължава толкова дълго, колкото времевите сигнали и другите входни сигнали останат непроменени.

Промяната в който и да е от горните сигнали подканва състоянието на контролния блок да се промени.

В резултат на това някои линии, излизащи от декодера за инструкции, придобиват стойности в сигнала. Тези линии са свързани с устройството за генериране на контролен сигнал за различните единици на компютъра.

Чрез повтаряне на организацията на тези фази, в устройството за управление се структурира подходящото подреждане на вътрешните състояния.

Когато нова инструкция пристигне на контролния блок, вградените единици са в първоначално състояние, за да извлекат новата инструкция.

Микропрограмиран блок

Съществената разлика на този подход по отношение на интегрираната единица е наличието на контролен склад, който се използва за съхраняване на микропрограмите, които включват кодираните контролни сигнали, необходими за изпълнението на операция.

Операционният код на инструкцията няма да бъде декодиран, за да създаде незабавно контролен сигнал, но ще бъде посочен адресът на микропрограма, който се съхранява в контролния магазин.

Тоест контролните сигнали, прикрепени към инструкциите, се съхраняват в специални клетки от паметта като заменим фърмуер.

Микропрограмираният управляващ блок е по-бавен от вградения модул поради времето, необходимо за възстановяване на операциите, намерени в паметта.

Характеристика

Отговорността на контролния блок е да информира устройствата за вход и изход, основната памет и логически-аритметичната единица на компютъра как да възпроизвежда операциите, които се издават на процесора.

Получава програмните операции в паметта и ги отвежда в регистъра на процесора. В зависимост от това какво включва този регистър, управляващото устройство създава сигнал, който следи изпълнението на тези операции.

В зависимост от типа операция, която въвеждате в контролния блок, можете да промените броя и реда на последователните стъпки, генерирани за избор и конфигуриране на частите на процесора, които ще бъдат използвани за постигане на целта на операцията, независимо дали тя се движи, променя или съхранявайте данни.

Този процес на декодиране се извършва отново, тъй като броячът се увеличава до следващия запазен адрес на програмата. От този адрес новата операция се въвежда в контролния блок и така нататък до края на програмата.

Илюстрация

Функциите, които управляващото устройство изпълнява, ще зависят от вида на процесора, поради съществуващите различия в структурата между различните марки. Следващата диаграма илюстрира как се обработват инструкциите в дадена програма.

Източник: От Kapooht - Собствена работа, CC BY-SA 3.0, - Справя се с множество задачи, като търсене и извличане на инструкции, декодиране, управление на изпълнението и съхранение на резултатите.

- Той получава външните инструкции или команди, които превръща в последователност от управляващи сигнали.

- Тълкувайте инструкциите.

- Контролира последователното изпълнение на инструкциите.

- Координира последователността на движенията на данни във, навън и между множеството процесорни субединици.

- Регулира и контролира синхронизирането на единиците за изпълнение, като например аритметичната логическа единица, и съхраняваните данни и регистрите, съдържащи се в процесора.

- Изпраща и приема контролни сигнали на други изчислителни устройства.

- Насочва и контролира потока на данни през различните области на компютъра.

Препратки

1. Техопедия (2019). Блок за управление (CU). Взета от: roofpedia.com.
2. Компютърна надежда (2017). Блок за управление Взета от: computerhope.com.
3. Geeks за Geeks (2019). Организация на компютъра: Hardwired v / s Микропрограмиран блок за управление. Взета от: geeksforgeeks.org.
4. Geeks за Geeks (2019). Въвеждане на блок за управление и неговия дизайн. Взета от: geeksforgeeks.org.
5. Уикипедия, безплатната енциклопедия (2019). Блок за управление Взета от: en.wikipedia.org.