- Componenten
- Geïntegreerde unit
- Stuursignalen
- Instructie decoder
- Microgeprogrammeerde eenheid
- Kenmerken
- Illustratie
- Referenties
De besturingseenheid is een digitaal circuit dat de bewerkingen regelt en alle besturingssignalen binnen de processor van een computer verwerkt. Het stelt de logische eenheid, het geheugen en de invoer- en uitvoerrandapparatuur in staat om te weten hoe opdrachten ontvangen van een programma moeten worden gerepliceerd. Het routeert dus alle invoer- en uitvoerstromen, zoekt code op voor programmabewerkingen en stuurt andere eenheden aan door timing- en besturingssignalen te verzenden.
Een besturingseenheid werkt door invoergegevens toe te laten, die hij omzet in besturingssignalen en die vervolgens naar de centrale processor worden verzonden. De processor beveelt de verschillende apparaten welke bewerkingen moeten worden uitgevoerd.
Bron: pixabay.com
Deze eenheid is het onderdeel van de processor dat fungeert als uw brein, de instructies genereert voor bijna alle bewerkingen en ervoor zorgt dat ze correct worden uitgevoerd.
Voorbeelden van apparaten die besturingseenheden gebruiken, zijn de centrale verwerkingseenheid (CPU) en de grafische verwerkingseenheid (GPU).
Componenten
Om een actie uit te voeren, moet de CPU-regeleenheid het benodigde stuursignaal in de juiste volgorde produceren. Er zijn twee benaderingen die worden gebruikt om deze stuursignalen in de juiste volgorde te genereren.
Geïntegreerde unit
De besturingseenheid bestaat uit logische poorten, flip-flops, digitale schakelingen, encoders en decoders, die op een gevestigde manier zijn bedraad.
Het kan worden gezien als een toestandsapparaat, dat in elke klokcyclus van staat tot staat varieert, afhankelijk van de inhoud van het instructieregister en externe ingangen.
De output van dit staatsapparaat zijn de stuursignalen. De volgorde van de bewerkingen die door deze machine worden uitgevoerd, wordt bepaald door de bedrading van de logische elementen. Om deze reden wordt het "geïntegreerd" genoemd.
Het ontwerp is gebaseerd op een specifieke architectuur. Als er wijzigingen aan de instructieset nodig zijn, moeten er wijzigingen worden aangebracht in de bedrading en het circuit.
Dit is de basis voor de architectuur met gereduceerde instructieset computing (RISC), die slechts een klein aantal instructies heeft.
Stuursignalen
Stuursignalen zijn essentieel om de uitvoering van operaties te sturen. Ze worden verspreid door speciaal ontworpen logische circuits, waarin de signaalgeneratiemethode niet kan worden gewijzigd zonder een fysieke verandering in de circuitstructuur.
De besturingssignalen voor het uitvoeren van een bewerking moeten niet op een enkel tijdstip worden uitgezonden, maar over de gehele tijdsperiode die overeenkomt met de instructie-uitvoeringscyclus.
De opcode van een instructie bevat de basisinformatie om het stuursignaal uit te zenden.
Instructie decoder
De opcode wordt gedecodeerd in de instructiedecoder. Dit bestaat uit een set decoders die de verschillende velden van de operatiecode van de instructie decoderen.
De instructiedecoder stelt de besturingseenheid in staat om de eerste toestand te betreden die is gekoppeld aan de uitvoering van de nieuwe bewerking, die duurt zolang de timingsignalen en andere ingangssignalen ongewijzigd blijven.
Een verandering in een van de bovenstaande signalen zorgt ervoor dat de toestand van de besturingseenheid verandert.
Als resultaat verwerven enkele lijnen die uit de instructiedecoder komen waarden in het signaal. Deze lijnen zijn gekoppeld aan de stuursignaalgenerator voor de verschillende eenheden van de computer.
Door de organisatie van deze fasen te herhalen, wordt de juiste ordening van interne toestanden gestructureerd in de besturingseenheid.
Wanneer een nieuwe instructie bij de besturingseenheid arriveert, bevinden de ingebedde eenheden zich in de begintoestand om de nieuwe instructie op te halen.
Microgeprogrammeerde eenheid
Het essentiële verschil van deze benadering met betrekking tot de geïntegreerde eenheid is het bestaan van een besturingsgeheugen, dat wordt gebruikt om de microprogramma's op te slaan die de gecodeerde besturingssignalen bevatten die essentieel zijn voor de uitvoering van een operatie.
De operatiecode van de instructie zal niet worden gedecodeerd om onmiddellijk een besturingssignaal te creëren, maar het adres van een microprogramma dat is opgeslagen in het besturingsgeheugen zal worden aangegeven.
Dat wil zeggen dat de besturingssignalen die aan de instructies zijn gekoppeld, worden opgeslagen in speciale geheugencellen als vervangbare firmware.
De microgeprogrammeerde besturingseenheid is langzamer dan de ingebouwde eenheid vanwege de tijd die nodig is om de bewerkingen in de geheugeneenheid te herstellen.
Kenmerken
Het is de verantwoordelijkheid van de besturingseenheid om de invoer- en uitvoerapparaten, het hoofdgeheugen en de logisch-rekenkundige eenheid van de computer te informeren over het repliceren van de bewerkingen die naar de processor worden gestuurd.
Hiermee worden programmabewerkingen in het geheugen opgeslagen en naar het processorregister gebracht. Afhankelijk van wat dit register bevat, creëert de besturingseenheid een signaal dat de uitvoering van deze bewerkingen controleert.
Afhankelijk van het type bewerking dat u in de besturingseenheid invoert, kunt u het aantal en de volgorde wijzigen van de opeenvolgende stappen die worden gegenereerd om de onderdelen van de CPU te selecteren en configureren die zullen worden gebruikt om het doel van de bewerking te bereiken, of het nu gaat om verplaatsen, wijzigen of gegevens opslaan.
Dit proces van decoderingsbewerkingen wordt opnieuw uitgevoerd wanneer de teller wordt verhoogd naar het volgende opgeslagen adres van het programma. Vanaf dat adres wordt de nieuwe bewerking ingevoerd in de besturingseenheid, enzovoort tot het einde van het programma.
Illustratie
De functies die een besturingseenheid vervult, zijn afhankelijk van het type CPU, vanwege de bestaande verschillen in de structuur tussen de verschillende merken. Het volgende diagram illustreert hoe de instructies in een programma worden verwerkt.
Bron: door Kapooht - eigen werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25789639
- Verwerkt meerdere taken, zoals zoeken en ophalen van instructies, decodering, beheer van uitvoering en opslag van resultaten.
- Het ontvangt de externe instructies of commando's die het omzet in een reeks stuursignalen.
- Interpreteer de instructies.
- Regelt de opeenvolgende uitvoering van instructies.
- Coördineert de volgorde van gegevensbewegingen in, uit en tussen de vele processorsubeenheden.
- Reguleert en bestuurt de synchronisatie van de uitvoeringseenheden, zoals de rekenkundige logische eenheid, en de datageheugen en registers in de processor.
- Verzendt en ontvangt besturingssignalen naar andere computerapparatuur.
- Leidt en controleert de gegevensstroom door de verschillende delen van de computer.
Referenties
- Techopedia (2019). Regeleenheid (CU). Genomen van: ceilingpedia.com.
- Computer Hope (2017). Besturingseenheid. Genomen uit: computerhope.com.
- Geeks for Geeks (2019). Computerorganisatie: Hardwired v / s Micro-geprogrammeerde regeleenheid Genomen uit: geeksforgeeks.org.
- Geeks for Geeks (2019). Introductie van regeleenheid en zijn ontwerp. Ontleend aan: geeksforgeeks.org.
- Wikipedia, de gratis encyclopedie (2019). Besturingseenheid. Ontleend aan: en.wikipedia.org.