The unit kawalan adalah litar digital yang mentadbir operasi dan mengendalikan semua isyarat kawalan di dalam pemproses komputer. Ini memungkinkan unit logik, memori, dan input dan output periferal untuk mengetahui bagaimana meniru perintah yang diterima dari program. Oleh itu, ia mengarahkan semua aliran input dan output, mencari kod untuk operasi program, dan mengarahkan unit lain dengan mengirimkan isyarat waktu dan kawalan.
Unit kawalan bertindak dengan mengakui data input, yang mana ia berubah menjadi isyarat kawalan dan yang kemudiannya dihantar ke pemproses pusat. Pemproses memerintahkan kepada pelbagai peranti operasi apa yang akan dilakukan.
Sumber: pixabay.com
Unit ini adalah komponen pemproses yang berfungsi sebagai otak anda, menghasilkan arahan untuk hampir semua operasi dan memastikannya dijalankan dengan betul.
Contoh peranti yang menggunakan unit kawalan adalah unit pemprosesan pusat (CPU) dan unit pemprosesan grafik (GPU).
Komponen
Untuk melaksanakan tindakan, unit kawalan CPU mesti menghasilkan isyarat kawalan yang diperlukan dalam urutan yang betul. Terdapat dua pendekatan yang digunakan untuk menghasilkan isyarat kawalan ini mengikut urutan yang betul.
Unit bersepadu
Unit kawalan terdiri daripada gerbang logik, flip-flop, litar digital, pengekod dan penyahkod, yang dikabelkan dengan cara yang ditetapkan.
Ini dapat dianggap sebagai alat negara, yang bervariasi dari keadaan ke negara dalam setiap pusingan jam, bergantung pada isi daftar instruksi dan input luaran.
Keluaran alat keadaan ini adalah isyarat kawalan. Urutan operasi yang dilakukan oleh mesin ini ditentukan oleh pendawaian elemen logik. Atas sebab ini ia disebut "bersepadu."
Reka bentuknya berdasarkan seni bina tertentu. Apabila perubahan pada set instruksi diperlukan, perubahan harus dilakukan pada pendawaian dan rangkaian.
Ini adalah asas untuk arsitektur pengkomputeran set instruksi yang dikurangkan (RISC), yang hanya mempunyai sebilangan kecil petunjuk.
Mengawal isyarat
Isyarat kawalan sangat penting untuk mengarahkan pelaksanaan operasi. Mereka disebarkan oleh rangkaian logik yang dirancang dengan jelas, di mana kaedah penjanaan isyarat tidak dapat diubah tanpa perubahan fizikal dalam struktur litar.
Isyarat kawalan untuk melakukan operasi mesti disiarkan bukan pada satu titik waktu, tetapi sepanjang keseluruhan jangka waktu yang sesuai dengan kitaran pelaksanaan arahan.
Opcode arahan merangkumi maklumat asas untuk menyiarkan isyarat kawalan.
Penyahkod arahan
Opcode dikodkan dalam penyahkod arahan. Ini terdiri daripada satu set penyahkod yang menyahkod bidang yang berbeza dari kod operasi arahan.
Dekoder arahan membolehkan unit kawalan memasuki keadaan pertama yang berkaitan dengan pelaksanaan operasi baru, yang berlangsung selagi isyarat masa dan isyarat input lain tetap tidak berubah.
Perubahan pada salah satu isyarat di atas mendorong keadaan unit kawalan berubah.
Akibatnya, beberapa baris yang keluar dari penyahkod arahan memperoleh nilai dalam isyarat. Garis-garis ini digabungkan dengan peranti penjana isyarat kawalan untuk unit komputer yang berlainan.
Dengan mengulangi organisasi fasa-fasa ini, susunan keadaan dalaman yang sesuai disusun dalam unit kawalan.
Apabila arahan baru tiba di unit kawalan, unit tertanam berada dalam keadaan awal untuk mengambil arahan baru.
Unit mikroprogram
Perbezaan penting pendekatan ini sehubungan dengan unit bersepadu adalah adanya gudang kawalan, yang digunakan untuk menyimpan mikroprogram yang merangkumi isyarat kawalan berkod yang penting untuk pelaksanaan operasi.
Kod operasi arahan tidak akan diterjemahkan untuk segera membuat isyarat kawalan, tetapi alamat mikroprogram yang disimpan di gudang kawalan akan ditunjukkan.
Iaitu, isyarat kawalan yang disertakan dengan arahan disimpan dalam sel memori khas sebagai firmware yang boleh diganti.
Unit kawalan mikroprogram lebih lambat daripada unit terpasang kerana masa yang diperlukan untuk memulihkan operasi yang terdapat di unit memori.
ciri-ciri
Adalah menjadi tanggungjawab unit kawalan untuk memberitahu peranti input dan output, memori utama dan unit logik-aritmetik komputer bagaimana meniru operasi yang dikeluarkan kepada pemproses.
Mendapatkan operasi program ke dalam memori dan membawanya ke daftar pemproses. Bergantung pada apa yang disertakan dalam daftar ini, unit kawalan membuat isyarat yang memantau prestasi operasi ini.
Bergantung pada jenis operasi yang Anda masukkan ke dalam unit kontrol, Anda dapat mengubah jumlah dan urutan langkah-langkah berurutan yang dihasilkan untuk memilih dan mengkonfigurasi bagian-bagian CPU yang akan digunakan untuk mencapai tujuan operasi, baik itu bergerak, ubah atau menyimpan data.
Proses operasi penyahkodan ini dilakukan sekali lagi kerana kaunter ditingkatkan ke alamat program yang disimpan seterusnya. Dari alamat itu operasi baru dimasukkan ke dalam unit kawalan, dan seterusnya sehingga akhir program.
Ilustrasi
Fungsi yang dilakukan oleh unit kawalan akan bergantung pada jenis CPU, kerana terdapat perbezaan dalam struktur antara jenama yang berbeza. Gambar rajah berikut menggambarkan bagaimana arahan dalam program diproses.
Sumber: Oleh Kapooht - Karya sendiri, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25789639
- Menangani pelbagai tugas, seperti pencarian dan pengambilan arahan, penyahkodan, pengurusan pelaksanaan dan penyimpanan hasil.
- Ia menerima arahan atau arahan luaran yang ditukarkannya menjadi urutan isyarat kawalan.
- Mentafsirkan arahan.
- Mengawal pelaksanaan arahan berturutan.
- Menyelaras urutan pergerakan data di, keluar, dan di antara sub-unit pemproses yang banyak.
- Mengatur dan mengendalikan sinkronisasi unit pelaksanaan, seperti unit logik aritmetik, dan penyimpanan data dan daftar yang terdapat dalam prosesor.
- Menghantar dan menerima isyarat kawalan ke peranti pengkomputeran lain.
- Mengarahkan dan mengawal aliran data melalui kawasan komputer yang berlainan.
Rujukan
- Techopedia (2019). Unit Kawalan (CU). Diambil dari: ceilingpedia.com.
- Harapan Komputer (2017). Unit Kawalan. Diambil dari: computerhope.com.
- Geeks untuk Geeks (2019). Organisasi Komputer: Unit Kawalan Berprogram mikro berkabel. Diambil dari: geeksforgeeks.org.
- Geeks untuk Geeks (2019). Pengenalan Unit Kawalan dan Reka Bentuknya. Diambil dari: geeksforgeeks.org.
- Wikipedia, ensiklopedia percuma (2019). Unit Kawalan. Diambil dari: en.wikipedia.org.