KONTROLLENHET (DATABEHANDLING): KOMPONENTER, FUNKSJONER - TEKNOLOGI - 2026

Den Styreenheten er en digital krets som styrer driften og håndterer alle styresignaler innenfor et datamaskinens prosessor. Det gjør at logikkenheten, minnet, og inngangs- og utgangsutstyret kan vite hvordan du kan kopiere kommandoer som er mottatt fra et program. Dermed dirigerer den all inngangs- og utgangsstrøm, søker opp kode for programoperasjoner og dirigerer andre enheter ved å sende tidsstyring og kontrollsignaler.

En kontrollenhet fungerer ved å inngi inngangsdata, som den forvandles til styresignaler og som deretter overføres til den sentrale prosessoren. Prosessoren bestiller de forskjellige enhetene hvilke operasjoner som skal utføres.

Kilde: pixabay.com

Denne enheten er komponenten i prosessoren som fungerer som hjernen din, og genererer instruksjonene for nesten alle operasjoner og sikrer at de blir utført riktig.

Eksempler på enheter som bruker kontrollenheter er den sentrale prosesseringsenheten (CPU) og den grafiske prosesseringsenheten (GPU).

komponenter

For å utføre en handling, må CPU-kontrollenheten produsere nødvendig styresignal i riktig rekkefølge. Det er to tilnærminger som brukes til å generere disse kontrollsignalene i riktig sekvens.

Integrert enhet

Kontrollenheten består av logiske porter, flip-flops, digitale kretser, kodere og dekodere, som er kablet på en etablert måte.

Det kan tenkes som et statsapparat, som varierer fra tilstand til tilstand i hver klokkesyklus, avhengig av innholdet i instruksjonsregisteret og eksterne innganger.

Utgangen til dette tilstandsapparatet er styresignalene. Sekvensen av operasjoner som utføres av denne maskinen, bestemmes av kablingen til de logiske elementene. Av denne grunn kalles det "integrert."

Designet er basert på en spesifikk arkitektur. Når endringer i instruksjonssettet er påkrevd, bør det gjøres endringer i kablingen og kretsen.

Dette er grunnlaget for den reduserte instruksjonssett-databehandlingen (RISC) -arkitekturen, som bare har et lite antall instruksjoner.

Kontrollsignaler

Kontrollsignaler er avgjørende for å lede utførelsen av operasjoner. De formidles av ekspressutformede logiske kretsløp, der signalgenereringsmetoden ikke kan modifiseres uten fysisk endring i kretsstrukturen.

Styresignalene for å utføre en operasjon må sendes ikke på et enkelt tidspunkt, men over hele den tidsperioden som tilsvarer instruksjonens utførelsessyklus.

Opoden til en instruksjon inkluderer den grunnleggende informasjonen for å kringkaste kontrollsignalet.

Instruksjonsdekoder

Opoden blir dekodet i instruksjonsdekoderen. Dette består av et sett av dekodere som dekoder de forskjellige feltene i instruksjonens operasjonskode.

Instruksjonsdekoderen lar kontrollenheten gå inn i den første tilstanden som er forbundet med utførelsen av den nye operasjonen, som varer så lenge tidssignalene og andre inngangssignaler forblir uendret.

En endring i hvilket som helst av signalene ovenfor ber kontrollenheten om å endre tilstand.

Som et resultat får noen linjer som kommer ut av instruksjonsdekoderen verdier i signalet. Disse linjene er koblet til styresignalgeneratorenheten for de forskjellige enhetene på datamaskinen.

Ved å gjenta organiseringen av disse fasene, struktureres den riktige rekkefølgen av interne tilstander i kontrollenheten.

Når en ny instruksjon ankommer kontrollenheten, er de innebygde enhetene i starttilstand for å hente den nye instruksjonen.

Mikroprogrammert enhet

Den vesentlige forskjellen i denne tilnærmingen med hensyn til den integrerte enheten er eksistensen av et kontrolllager, som brukes til å lagre mikroprogrammene som inkluderer de kodede styresignalene som er essensielle for utførelsen av en operasjon.

Operasjonskoden til instruksjonen skal ikke dekodes for å øyeblikkelig opprette et kontrollsignal, men adressen til et mikroprogram som er lagret i kontrolllageret vil bli angitt.

Det vil si at kontrollsignalene som er knyttet til instruksjonene, lagres i spesielle minneceller som utskiftbar firmware.

Den mikroprogrammerte kontrollenheten er tregere enn den innebygde enheten på grunn av tiden det tar å gjenopprette operasjonene som finnes i minneenheten.

Egenskaper

Det er kontrollenhetens ansvar å informere inngangs- og utdataenhetene, hovedminnet og den logisk-aritmetiske enheten til datamaskinen hvordan de skal replikere operasjonene som blir utstedt til prosessoren.

Setter programoperasjoner i minnet og tar dem med til prosessorregisteret. Avhengig av hva dette registeret inkluderer, lager kontrollenheten et signal som overvåker ytelsen til disse operasjonene.

Avhengig av hvilken type operasjon du går inn i kontrollenheten, kan du endre antall og rekkefølge på sekvensielle trinn som genereres for å velge og konfigurere delene av CPU-en som skal brukes for å oppnå målet med operasjonen, det være seg flytte, endre eller lagre data.

Denne prosessen med å dekode operasjoner utføres igjen når telleren økes til den neste lagrede adressen til programmet. Fra den adressen blir den nye operasjonen lagt inn i kontrollenheten, og så videre til programslutt.

Illustrasjon

Funksjonene som en kontrollenhet utfører vil være avhengig av CPU-typen, på grunn av de eksisterende forskjellene i strukturen mellom de forskjellige merkene. Følgende diagram illustrerer hvordan instruksjonene i et program behandles.

Kilde: Av Kapooht - Eget arbeid, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25789639

- Håndterer flere oppgaver, for eksempel søk og henting av instruksjoner, avkoding, styring av utførelse og lagring av resultater.

- Den mottar de eksterne instruksjonene eller kommandoene som den konverterer til en sekvens av styresignaler.

- Tolke instruksjonene.

- Kontrollerer sekvensiell utførelse av instruksjoner.

- Koordinerer sekvensen av databevegelser inn, ut og mellom de mange prosessordelenhetene.

- Regulerer og kontrollerer synkroniseringen av utførelsesenhetene, for eksempel den aritmetiske logiske enheten, og datalagrene og registerene som finnes i prosessoren.

- Sender og mottar kontrollsignaler til andre dataenheter.

- Styrer og kontrollerer flyten av data gjennom de forskjellige områdene på datamaskinen.

referanser

1. Techopedia (2019). Kontrollenhet (CU). Hentet fra: ceilingpedia.com.
2. Computer Hope (2017). Kontrollenhet. Hentet fra: computerhope.com.
3. Geeks for Geeks (2019). Computer Organization: Hardwired v / s Mikro-programmert kontrollenhet. Tatt fra: geeksforgeeks.org.
4. Geeks for Geeks (2019). Introduksjon av kontrollenhet og dens design. Hentet fra: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, gratis leksikon (2019). Kontrollenhet. Hentet fra: en.wikipedia.org.