- components
- unitat integrada
- Senyals de control
- Descodificador d'instruccions
- unitat microprogramada
- funcions
- il·lustració
- referències
La unitat de control és un circuit digital que governa les operacions i maneja tots els senyals de control dins de l'processador d'un ordinador. Permet que la unitat lògica, la memòria i els perifèrics d'entrada i sortida sàpiguen com replicar a les ordres rebudes d'un programa. Per tant, s'encamina tot el flux d'entrada i sortida, busca el codi de les operacions dels programes i dirigeix altres unitats enviant senyals de temporització i de control.
Una unitat de control actua a l'admetre les dades d'entrada, que transforma en senyals de control i que posteriorment són transmeses a l'processador central. El processador ordena als diferents dispositius quines operacions han de realitzar.
Font: pixabay.com
Aquesta unitat és el component de l'processador que actua com el seu cervell, perquè genera les instruccions per a gairebé totes les operacions i garanteix que les mateixes s'executin correctament.
Exemples de dispositius que utilitzen unitats de control són la unitat central de processament (CPU) i la unitat de processament de gràfics (GPU).
components
Per executar una acció, la unitat de control de la CPU ha de produir el senyal de control necessària en la seqüència adequada. Hi ha dos enfocaments que s'utilitzen per generar aquests senyals de control en la seqüència correcta.
unitat integrada
La unitat de control està constituïda per comportes lògiques, flip-flops, circuits digitals, codificadors i descodificadors, que es troben cablejats d'una forma ja establerta.
Es pot considerar com un aparell d'estats, que varia d'un estat a un altre en cada cicle de rellotge, depenent de el contingut de l'registre d'instruccions i les entrades externes.
La sortida d'aquest aparell d'estats són els senyals de control. La seqüència de les operacions realitzades per aquesta màquina està determinada pel cablejat dels elements lògics. Per aquesta raó es denomina «integrada».
El disseny està basat en una arquitectura específica. Quan es requereixin canvis en el conjunt d'instruccions, s'han de realitzar canvis en el cablejat i el circuit.
Aquesta és la base per a l'arquitectura de còmput d'un conjunt reduït d'instruccions (RISC), que només té un petit nombre d'instruccions.
Senyals de control
Els senyals de control són fonamentals per dirigir l'execució de les operacions. Són difoses per circuits lògics expressament dissenyats, en què no es pot modificar el mètode de generació dels senyals sense un canvi físic de l'estructura de l'circuit.
Els senyals de control per efectuar una operació s'han de difondre no en un únic punt en el temps, sinó durant tot el període de temps corresponent a l'cicle d'execució de la instrucció.
El codi d'operació d'una instrucció inclou la informació bàsica per difondre el senyal de control.
Descodificador d'instruccions
El codi d'operació es descodifica en el descodificador d'instruccions. Aquest està constituït per un conjunt de descodificadors que descodifiquen els diferents camps de l'codi d'operació de la instrucció.
El descodificador d'instruccions consent que la unitat de control ingressi a el primer estat vinculat amb l'execució de la nova operació, el qual dura tant de temps com romanguin sense alterar-les senyals de temporització i altres senyals d'entrada.
Un canvi de qualsevol de les senyals esmentades incita que canviï l'estat de la unitat de control.
Com a resultat, algunes línies que surten de l'descodificador d'instruccions adquireixen valors en el senyal. Aquestes línies es troben acoblades a el dispositiu generador de senyals de control per a les diferents unitats de l'ordinador.
Repetint l'organització d'aquestes fases és que s'estructura en la unitat de control l'ordenament apropiat d'estats interns.
Quan arriba una nova instrucció a la unitat de control, les unitats integrades es troben en l'estat inicial per recuperar la nova instrucció.
unitat microprogramada
La diferència essencial d'aquest enfocament pel que fa a la unitat integrada és l'existència d'un magatzem de control, que s'utilitza per emmagatzemar els microprogrames que inclouen els senyals de control codificades imprescindibles per a l'execució d'una operació.
No es va a descodificar el codi d'operació de la instrucció per crear de seguida un senyal de control, sinó que s'indicarà la direcció d'un microprograma que està emmagatzemat al magatzem de control.
És a dir, els senyals de control adjuntades amb les instruccions estan emmagatzemades en cel·les especials de memòria com microprogrames reemplaçables.
La unitat de control microprogramada és més lenta que la unitat integrada a causa de el temps que triga restaurar les operacions que es troben a la unitat de memòria.
funcions
És responsabilitat de la unitat de control informar els dispositius d'entrada i sortida, a la memòria principal ia la unitat lògica-aritmètica de l'ordinador com replicar a les operacions que són emeses a l'processador.
Obté en la memòria les operacions dels programes i les porta a l'registre de l'processador. En funció del que inclogui aquest registre, la unitat de control crea un senyal que vigila la realització d'aquestes operacions.
Segons el tipus d'operació que ingressi a la unitat de control, podria canviar la quantitat i l'ordre dels passos seqüencials generats per seleccionar i configurar les parts de la CPU que s'utilitzaran per aconseguir l'objectiu de l'operació, ja sigui moure, modificar o emmagatzemar dades.
Aquest procés de descodificació d'operacions es torna a realitzar a l'incrementar-se el comptador a la següent adreça guardada de el programa. Des d'aquesta direcció s'ingressa la nova operació a la unitat de control, i així successivament fins a finalitzar el programa.
il·lustració
Les funcions que realitza una unitat de control estaran supeditades a l'tipus de CPU, a causa de les disparitats existents de l'estructura entre les diferents marques. El següent diagrama il·lustra com es processen les instruccions d'un programa.
Font: By Kapooht - Own work, CC BY-SA 3.0, - Maneja múltiples tasques, com ara la recerca i recuperació d'instruccions, descodificació, maneig de l'execució i emmagatzematge dels resultats.
- Rep les instruccions o ordres externes als quals converteix en una seqüència de senyals de control.
- Interpreta les instruccions.
- Controla l'execució seqüencial de les instruccions.
- Coordina la seqüència de moviments de les dades dins, fora i entre les moltes subunitats de l'processador.
- Regula i controla la sincronització de les unitats d'execució, com ara la unitat lògic aritmètica, i els magatzems i registres de dades contingudes en el processador.
- Envia i rep els senyals de control a altres dispositius informàtics.
- Dirigeix i controla el flux de dades a través de les diferents àrees de l'ordinador.
referències
- Techopedia (2019). Control Unit (CU). Pres de: techopedia.com.
- Computer Hope (2017). Control unit. Pres de: computerhope.com.
- Geeks for Geeks (2019). Computer Organization: Hardwired v / s Micro-programada Control Unit. Pres de: geeksforgeeks.org.
- Geeks for Geeks (2019). Introduction of Control Unit and its Design. Pres de: geeksforgeeks.org.
- WikiLingue the free encyclopedia (2019). Control unit. Pres de: en.wikipedia.org.