OHJAUSYKSIKKÖ (TIETOJENKÄSITTELY): KOMPONENTIT, TOIMINNOT - TEKNIIKKA - 2026

Ohjausyksikkö on digitaalinen piiri, joka ohjaa toimintaa ja kahvat kaikki ohjaussignaalit sisällä tietokoneen prosessorin. Sen avulla logiikkayksikkö, muisti sekä syöttö- ja lähtöoheislaitteet tietävät kuinka ohjelmasta vastaanotetut komennot toistetaan. Siten se reitittää kaiken tulo- ja lähtövirran, etsii koodiohjelman operaatioille ja ohjaa muita yksiköitä lähettämällä ajoitus- ja ohjaussignaaleja.

Ohjausyksikkö toimii hyväksymällä tulotiedot, jotka muuttuvat ohjaussignaaleiksi ja jotka välitetään myöhemmin keskusprosessorille. Suoritin tilaa eri laitteille suoritettavat toimenpiteet.

Lähde: pixabay.com

Tämä yksikkö on prosessorin osa, joka toimii aivoina, tuottaa ohjeet melkein kaikille toiminnoille ja varmistaa, että ne suoritetaan oikein.

Esimerkkejä ohjausyksiköitä käyttävistä laitteista ovat keskusyksikkö (CPU) ja grafiikan käsittelyyksikkö (GPU).

komponentit

Toiminnon suorittamiseksi CPU-ohjausyksikön on tuotettava tarvittava ohjaussignaali oikeassa järjestyksessä. On olemassa kaksi lähestymistapaa, joita käytetään generoimaan nämä ohjaussignaalit oikeassa järjestyksessä.

Integroitu yksikkö

Ohjausyksikkö koostuu logiikkaporteista, läppöistä, digitaalisista piireistä, koodereista ja dekoodereista, jotka on kytketty vakiintuneella tavalla.

Sitä voidaan pitää tilalaitteena, joka vaihtelee tilasta toiseen kussakin kellojaksossa, riippuen käskyrekisterin sisällöstä ja ulkoisista tuloista.

Tämän tilalaitteen lähtö on ohjaussignaalit. Tämän koneen suorittama toimintojen järjestys määritetään logiikkaelementtien johdotusten avulla. Tästä syystä sitä kutsutaan "integroituneeksi".

Suunnittelu perustuu tiettyyn arkkitehtuuriin. Kun ohjeita on muutettava, johdotukseen ja piiriin tulee tehdä muutoksia.

Tämä on perustana RISC-arkkitehtuurille, jolla on vain pieni määrä käskyjä.

Ohjaussignaalit

Ohjaussignaalit ovat välttämättömiä operaatioiden suorittamisen ohjaamiseksi. Niitä levitetään nimenomaan suunnitelluilla logiikkapiireillä, joissa signaalinmuodostusmenetelmää ei voida modifioida ilman fysiikan muutosta piirirakenteessa.

Operaation suorittamiseksi tarkoitetut ohjaussignaalit on lähetettävä ei yhdessä ajankohdassa, vaan koko ajan, joka vastaa käskyjen suorittamisjaksoa.

Käskyn opoodi sisältää perustiedot ohjaussignaalin lähettämiseksi.

Ohjedekooderi

Optokoodi dekoodataan käskydekooderissa. Tämä koostuu joukosta dekoodereita, jotka dekoodaavat käskyn toimintakoodin eri kentät.

Käskydekooderin avulla ohjausyksikkö voi siirtyä ensimmäiseen tilaan, joka liittyy uuden operaation toteuttamiseen, joka kestää niin kauan kuin ajoitussignaalit ja muut tulosignaalit pysyvät ennallaan.

Minkä tahansa yllä mainitun signaalin muutos kehottaa ohjausyksikön tilaa vaihtamaan.

Seurauksena on, että jotkut käskdekooderista tulevat rivit hankkivat arvoja signaalissa. Nämä linjat on kytketty ohjaussignaalin generaattorilaitteeseen tietokoneen eri yksiköille.

Toistamalla näiden vaiheiden organisointi, ohjausyksikössä rakennetaan sisäisten tilojen asianmukainen järjestys.

Kun uusi käsky saapuu ohjausyksikköön, upotetut yksiköt ovat alkutilassa uuden käskyn hakemiseksi.

Mikro-ohjelmoitu yksikkö

Tämän lähestymistavan olennainen ero integroituun yksikköön nähden on säätövarasto, jota käytetään tallentamaan mikroohjelmat, jotka sisältävät koodatut ohjaussignaalit operaation suorittamisen kannalta välttämättömiksi.

Käskyn toimintakoodia ei tarvitse dekoodata ohjaussignaalin luomiseksi heti, mutta ohjausvarastoon tallennetun mikro-ohjelman osoite ilmoitetaan.

Toisin sanoen ohjeiden kanssa liitetyt ohjaussignaalit tallennetaan erityisiin muistisoluihin vaihdettavana laiteohjelmistona.

Mikro-ohjelmoitu ohjausyksikkö on hitaampi kuin sisäänrakennettu yksikkö johtuen ajasta, joka tarvitaan muistiyksiköstä löytyvien toimintojen palauttamiseen.

ominaisuudet

Ohjausyksikön vastuulla on tiedottaa tietokoneen syöttö- ja lähtölaitteille, päämuistille ja loogiselle aritmeettiselle yksikölle prosessorille annettujen toimintojen jäljentämisestä.

Getsoi ohjelman toiminnot muistiin ja vie ne prosessorirekisteriin. Sen mukaan, mitä tämä rekisteri sisältää, ohjausyksikkö luo signaalin, joka seuraa näiden toimintojen suoritusta.

Ohjausyksikköön syöttämäsi operaation tyypistä riippuen voit muuttaa peräkkäisten vaiheiden lukumäärää ja järjestystä CPU: n osien valitsemiseksi ja konfiguroimiseksi, joita käytetään toiminnan tavoitteen saavuttamiseen, olipa kyse sitten siirrosta, modifioinnista tai tallenna tietoja.

Tämä dekoodaustoimintojen prosessi suoritetaan uudelleen, kun laskuria lisätään ohjelman seuraavaan tallennettuun osoitteeseen. Siitä osoitteesta uusi toiminto syötetään ohjausyksikköön ja niin edelleen ohjelman loppuun saakka.

Kuva

Ohjausyksikön suorittamat toiminnot ovat riippuvaisia ​​CPU: n tyypistä johtuen olemassa olevista eroista rakenteessa eri merkkien välillä. Seuraava kaavio kuvaa, kuinka ohjelman ohjeet käsitellään.

Lähde: Kapooht - Oma työ, CC BY-SA 3.0, - Käsittelee useita tehtäviä, kuten ohjeiden haku ja haku, dekoodaus, suorituksen hallinta ja tulosten tallennus.

- Se vastaanottaa ulkoiset ohjeet tai komennot, jotka se muuntaa ohjaussignaalijaksoksi.

- Tulkitse ohjeet.

- Ohjaa ohjeiden peräkkäistä suorittamista.

- Koordinoi datan liikkumisen sekvenssin monien suorittimen alayksiköiden sisällä, ulos ja välillä.

- Säätelee ja ohjaa suoritusyksiköiden, kuten aritmeettisen loogisen yksikön, ja prosessorin sisältämien tietovarastojen ja rekistereiden synkronointia.

- Lähettää ja vastaanottaa ohjaussignaaleja muille laskentalaitteille.

- Ohjaa ja ohjaa tiedonkulkua tietokoneen eri alueiden läpi.

Viitteet

1. Techopedia (2019). Ohjausyksikkö (CU). Kuvannut: roofpedia.com.
2. Computer Hope (2017). Ohjausyksikkö. Otettu: computerhope.com.
3. Geekit Geekeille (2019). Tietokoneorganisaatio: Kiinteä v / s-mikro-ohjelmoitu ohjausyksikkö, otettu osoitteesta: geeksforgeeks.org.
4. Geekit Geekeille (2019). Johdanto ohjausyksikköön ja sen suunnitteluun. Ostettu: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2019). Ohjausyksikkö. Kuvannut: en.wikipedia.org.