The řídící jednotka je to digitální obvod, který řídí operace a zpracovává všechny řídicí signály v procesoru počítače. Umožňuje logické jednotce, paměti a vstupním a výstupním periferiím vědět, jak replikovat příkazy přijaté z programu. Proto směruje veškerý vstupní a výstupní tok, vyhledává kód pro operace programu a směruje další jednotky zasíláním časovacích a řídicích signálů..
Řídicí jednotka jedná tak, že přijímá vstupní data, která transformuje na řídicí signály a která se následně přenášejí do centrálního procesoru. Procesor dává pokyn různým zařízením, jaké operace mají provádět.
Tato jednotka je součástí procesoru, který funguje jako váš mozek, generuje pokyny pro téměř všechny operace a zajišťuje jejich správné provedení..
Příklady zařízení, která používají řídicí jednotky, jsou centrální procesorová jednotka (CPU) a grafická procesorová jednotka (GPU).
Rejstřík článků
K provedení akce musí řídicí jednotka CPU vyprodukovat potřebný řídicí signál ve správném pořadí. Ke generování těchto řídicích signálů ve správném pořadí se používají dva přístupy.
Řídicí jednotka se skládá z logických bran, klopných obvodů, digitálních obvodů, kodérů a dekodérů, které jsou zapojeny zavedeným způsobem..
Lze jej považovat za aparát stavů, který se liší od jednoho stavu k druhému v každém taktu, v závislosti na obsahu instrukčního registru a externích vstupech..
Výstupem tohoto stavového zařízení jsou řídicí signály. Pořadí operací prováděných tímto strojem je určeno zapojením logických prvků. Z tohoto důvodu se tomu říká „integrovaný“.
Návrh je založen na konkrétní architektuře. Pokud jsou požadovány změny sady instrukcí, je třeba provést změny v zapojení a obvodu.
To je základ pro architekturu RISC (redukovaná sada instrukčních sad), která má pouze malý počet instrukcí..
Řídicí signály jsou nezbytné pro řízení provádění operací. Jsou šířeny výslovně navrženými logickými obvody, ve kterých nelze změnit způsob generování signálu bez fyzické změny struktury obvodu..
Řídicí signály k provedení operace musí být vysílány ne v jediném časovém okamžiku, ale po celou dobu odpovídající cyklu provádění instrukce..
Operační kód instrukce obsahuje základní informace pro vysílání řídicího signálu.
Operační kód je dekódován v instrukčním dekodéru. Skládá se ze sady dekodérů, které dekódují různá pole operačního kódu instrukce.
Dekodér instrukcí umožňuje řídicí jednotce vstoupit do prvního stavu spojeného s provedením nové operace, který trvá tak dlouho, dokud časovací signály a další vstupní signály zůstanou nezměněny..
Změna kteréhokoli z výše uvedených signálů vyzve řídicí jednotku ke změně stavu.
Ve výsledku některé řádky vycházející z dekodéru instrukcí získávají hodnoty v signálu. Tyto linky jsou spojeny se zařízením generátoru řídicího signálu pro různé jednotky počítače..
Opakováním organizace těchto fází je v řídicí jednotce strukturováno příslušné uspořádání vnitřních stavů..
Když do řídicí jednotky dorazí nová instrukce, jsou vložené jednotky v počátečním stavu k načtení nové instrukce.
Podstatným rozdílem tohoto přístupu s ohledem na integrovanou jednotku je existence kontrolního skladu, který se používá k ukládání mikroprogramů, které obsahují kódované řídicí signály nezbytné pro provedení operace..
Operační kód instrukce nebude dekódován, aby okamžitě vytvořil řídicí signál, ale bude indikována adresa mikroprogramu, který je uložen v kontrolním úložišti..
To znamená, že řídicí signály připojené k instrukcím jsou uloženy ve speciálních paměťových buňkách jako vyměnitelný firmware..
Mikroprogramovaná řídicí jednotka je pomalejší než vestavěná jednotka kvůli času potřebnému k obnovení operací nalezených v paměťové jednotce.
Je odpovědností řídicí jednotky informovat vstupní a výstupní zařízení, hlavní paměť a logicko-aritmetickou jednotku počítače, jak replikovat operace, které jsou vydávány procesoru..
Načte operace programu do paměti a přenese je do registru procesoru. V závislosti na tom, co tento registr obsahuje, řídicí jednotka vytváří signál, který sleduje výkon těchto operací.
V závislosti na typu operace, kterou zadáte do řídicí jednotky, můžete změnit počet a pořadí generovaných sekvenčních kroků k výběru a konfiguraci částí CPU, které budou použity k dosažení cíle operace, ať už jde o přesun , upravovat nebo ukládat data.
Tento proces dekódovacích operací se provádí znovu, když se čítač zvýší na další uloženou adresu programu. Z této adresy se nová operace zadá do řídicí jednotky a tak dále až do konce programu.
Funkce prováděné řídicí jednotkou budou záviset na typu CPU, kvůli existujícím rozdílům ve struktuře mezi různými značkami. Následující diagram ilustruje, jak se zpracovávají pokyny v programu.
- Zpracovává více úkolů, jako je hledání a načítání pokynů, dekódování, správa provádění a ukládání výsledků.
- Přijímá externí pokyny nebo příkazy, které převádí na sled řídicích signálů.
- Interpretujte pokyny.
- Řídí postupné provádění pokynů.
- Koordinuje sled pohybů dat dovnitř, ven a mezi mnoha podjednotkami procesoru.
- Reguluje a řídí synchronizaci prováděcích jednotek, jako je aritmetická logická jednotka, a datových úložišť a registrů obsažených v procesoru.
- Odesílá a přijímá řídicí signály do jiných výpočetních zařízení.
- Řídí a řídí tok dat v různých oblastech počítače.
Zatím žádné komentáře