RIADIACA JEDNOTKA (VÝPOČTOVÁ TECHNIKA): KOMPONENTY, FUNKCIE - TECHNOLÓGIE - 2026

Riadiaca jednotka je digitálny obvod, ktorý riadi operácie a spracováva všetky riadiace signály v procesore počítača. Umožňuje logickej jednotke, pamäti a vstupným a výstupným periférnym zariadeniam vedieť, ako replikovať príkazy prijaté z programu. Takto smeruje všetky vstupné a výstupné toky, vyhľadáva kód pre operácie programu a riadi ďalšie jednotky vysielaním časovacích a riadiacich signálov.

Riadiaca jednotka prijíma vstupné dáta, ktoré sa transformujú na riadiace signály a ktoré sa následne prenášajú do centrálneho procesora. Procesor objednáva rôznym zariadeniam, aké operácie majú vykonať.

Zdroj: pixabay.com

Táto jednotka je súčasťou procesora, ktorý funguje ako váš mozog, generuje pokyny pre takmer všetky operácie a zaisťuje ich správne vykonanie.

Príkladmi zariadení, ktoré používajú riadiace jednotky, sú centrálna procesorová jednotka (CPU) a grafická procesorová jednotka (GPU).

súčasti

Na vykonanie akcie musí riadiaca jednotka CPU vydať potrebný riadiaci signál v správnom poradí. Na generovanie týchto riadiacich signálov sa používajú dva prístupy v správnom poradí.

Integrovaná jednotka

Riadiaca jednotka sa skladá z logických brán, preklopných obvodov, digitálnych obvodov, kódovacích zariadení a dekodérov, ktoré sú pevne zapojené.

Môže sa považovať za stavový prístroj, ktorý sa v jednotlivých hodinových cykloch líši od stavu k stavu v závislosti od obsahu registra inštrukcií a externých vstupov.

Výstupom tohto stavového prístroja sú riadiace signály. Poradie operácií vykonávaných týmto strojom je určené zapojením logických prvkov. Z tohto dôvodu sa nazýva „integrovaný“.

Dizajn je založený na špecifickej architektúre. Ak sú potrebné zmeny v súprave inštrukcií, mali by ste vykonať zmeny na zapojení a obvode.

To je základ architektúry so zníženým počtom inštrukcií (RISC), ktorá má iba malý počet inštrukcií.

Riadiace signály

Riadiace signály sú nevyhnutné na usmernenie vykonávania operácií. Sú šírené výslovne navrhnutými logickými obvodmi, v ktorých spôsob generovania signálu nemôže byť modifikovaný bez fyzickej zmeny štruktúry obvodu.

Riadiace signály na vykonanie operácie sa musia vysielať nie v jednom časovom okamihu, ale počas celého časového obdobia zodpovedajúceho cyklu vykonávania pokynov.

Operačný kód inštrukcie obsahuje základné informácie na vysielanie riadiaceho signálu.

Dekodér inštrukcií

Operačný kód je dekódovaný v dekodéri inštrukcií. Toto je tvorené skupinou dekodérov, ktoré dekódujú rôzne polia prevádzkového kódu inštrukcie.

Dekodér inštrukcií umožňuje riadiacej jednotke vstúpiť do prvého stavu spojeného s vykonaním novej operácie, ktorý trvá tak dlho, kým časovacie signály a ďalšie vstupné signály zostanú nezmenené.

Zmena ktoréhokoľvek z vyššie uvedených signálov vyzve stav riadiacej jednotky k zmene.

Výsledkom je, že niektoré riadky vychádzajúce z dekodéra inštrukcií získavajú hodnoty v signáli. Tieto vedenia sú spojené so zariadením na generovanie riadiacich signálov pre rôzne jednotky počítača.

Opakovaním organizácie týchto fáz sa v riadiacej jednotke štruktúruje príslušné usporiadanie vnútorných stavov.

Keď príde nová inštrukcia na riadiacu jednotku, vložené jednotky sú v počiatočnom stave na získanie novej inštrukcie.

Mikroprogramovaná jednotka

Podstatným rozdielom tohto prístupu v porovnaní s integrovanou jednotkou je existencia riadiaceho skladu, ktorý sa používa na ukladanie mikroprogramov, ktoré obsahujú kódované riadiace signály nevyhnutné na vykonávanie operácie.

Prevádzkový kód inštrukcie sa nemá dekódovať, aby sa okamžite vytvoril riadiaci signál, ale bude uvedená adresa mikroprogramu, ktorý je uložený v riadiacom pamäti.

To znamená, že riadiace signály pripojené k pokynom sú uložené v špeciálnych pamäťových bunkách ako vymeniteľný firmvér.

Mikroprogramovaná riadiaca jednotka je pomalšia ako vstavaná jednotka z dôvodu času potrebného na obnovenie operácií nájdených v pamäťovej jednotke.

Vlastnosti

Je zodpovednosťou riadiacej jednotky informovať vstupné a výstupné zariadenia, hlavnú pamäť a logicko-aritmetickú jednotku počítača o tom, ako replikovať operácie, ktoré sa vydávajú procesoru.

Získa operácie programu do pamäte a prenesie ich do registra procesorov. Podľa toho, čo tento register obsahuje, riadiaca jednotka vytvorí signál, ktorý monitoruje výkon týchto operácií.

V závislosti od typu operácie, ktorú zadáte do riadiacej jednotky, môžete zmeniť počet a poradie generovaných postupných krokov na výber a konfiguráciu častí CPU, ktoré sa použijú na dosiahnutie cieľa operácie, či už ide o presun, modifikáciu. alebo ukladať údaje.

Tento proces dekódovacích operácií sa vykoná znova, keď sa počítadlo zvýši na nasledujúcu uloženú adresu programu. Z tejto adresy je nová operácia zadaná do riadiacej jednotky atď. Až do konca programu.

ilustrácie

Funkcie, ktoré vykonáva riadiaca jednotka, budú závisieť od typu CPU v dôsledku existujúcich rozdielov v štruktúre medzi rôznymi značkami. Nasledujúca schéma ukazuje, ako sa spracovávajú pokyny v programe.

Zdroj: Autor Kapooht - Vlastná práca, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25789639

- Zaoberá sa viacerými úlohami, ako je vyhľadávanie a získavanie pokynov, dekódovanie, riadenie vykonávania a ukladanie výsledkov.

- Prijíma vonkajšie pokyny alebo príkazy, ktoré prevádza na sled riadiacich signálov.

- Vykladajte pokyny.

- Riadi postupné vykonávanie pokynov.

- Koordinuje postupnosť dátových presunov dovnútra, von a medzi mnohými podjednotkami procesorov.

- Reguluje a riadi synchronizáciu vykonávacích jednotiek, ako je aritmetická logická jednotka, a ukladanie údajov a registre obsiahnuté v procesore.

- Posiela a prijíma riadiace signály do iných výpočtových zariadení.

- Riadi a riadi tok údajov cez rôzne oblasti počítača.

Referencie

1. Techopedia (2019). Riadiaca jednotka (CU). Prevzaté z: stroppedia.com.
2. Počítačová nádej (2017). Kontrolná jednotka. Prevzaté z: computerhope.com.
3. Geeks for Geeks (2019). Organizácia počítača: Mikroprogramovaná riadiaca jednotka v / s, prevzatá z: geeksforgeeks.org.
4. Geeks for Geeks (2019). Zavedenie riadiacej jednotky a jej návrh. Prevzaté z: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2019). Kontrolná jednotka. Prevzaté z: en.wikipedia.org.