STYRENHET (DATABEHANDLING): KOMPONENTER, FUNKTIONER - TEKNOLOGI - 2025

Den Styrenheten är en digital krets som styr verksamheten och handtag alla styrsignaler inom en dators processor. Det gör det möjligt för den logiska enheten, minnet, och ingångs- och utgångsutrustning att veta hur man replikerar kommandon som mottagits från ett program. Således dirigerar det hela ingångs- och utgångsflödet, letar upp kod för programoperationer och dirigerar andra enheter genom att sända tids- och styrsignaler.

En styrenhet agerar genom att tillföra inmatningsdata, som den omvandlas till styrsignaler och som sedan överförs till den centrala processorn. Processorn beställer de olika enheterna vilka operationer som ska utföras.

Källa: pixabay.com

Denna enhet är komponenten i processorn som fungerar som din hjärna, genererar instruktionerna för nästan alla operationer och ser till att de utförs korrekt.

Exempel på enheter som använder styrenheter är den centrala processorenheten (CPU) och den grafiska behandlingsenheten (GPU).

Komponenter

För att utföra en åtgärd måste CPU-styrenheten producera den nödvändiga styrsignalen i rätt sekvens. Det finns två metoder som används för att generera dessa styrsignaler i rätt sekvens.

Integrerad enhet

Styrenheten består av logiska grindar, flip-flops, digitala kretsar, kodare och avkodare, som är anslutna på ett etablerat sätt.

Det kan betraktas som en tillståndsapparat som varierar från tillstånd till tillstånd i varje klockcykel, beroende på innehållet i instruktionsregistret och externa ingångar.

Utgången från denna tillståndsapparat är styrsignalerna. Operationssekvensen som utförs av denna maskin bestäms av kablingen för de logiska elementen. Av denna anledning kallas det "integrerad".

Designen är baserad på en specifik arkitektur. När ändringar i instruktionsuppsättningen krävs, bör ändringar göras i ledningar och kretsar.

Detta är grunden för den reducerade instruktionsuppsättningen (RISC) -arkitekturen, som bara har ett litet antal instruktioner.

Styrsignaler

Styrsignaler är viktiga för att styra utförandet av operationerna. De sprids genom uttryckligen utformade logiska kretsar, i vilka signalgenereringsmetoden inte kan modifieras utan en fysisk förändring i kretsstrukturen.

Styrsignalerna för att utföra en operation måste sändas inte vid en enda tidpunkt, utan över hela den tidsperiod som motsvarar instruktionens exekveringscykel.

Opoden för en instruktion inkluderar den grundläggande informationen för att sända styrsignalen.

Instruktionsavkodare

Opoden avkodas i instruktionsavkodaren. Detta består av en uppsättning avkodare som avkoderar de olika fälten i instruktionens driftkod.

Instruktionsavkodaren tillåter styrenheten att gå in i det första tillståndet som är associerat med utförandet av den nya operationen, som varar så länge tidssignalerna och andra insignaler förblir oförändrade.

En förändring av någon av ovanstående signaler uppmanar styrenhetens tillstånd att ändras.

Som ett resultat erhåller vissa linjer som kommer ut från instruktionsavkodaren värden i signalen. Dessa linjer är kopplade till styrsignalgeneratorn för de olika datorns enheter.

Genom att upprepa organisationen av dessa faser är den lämpliga beställningen av interna tillstånd strukturerad i kontrollenheten.

När en ny instruktion anländer till styrenheten är de inbäddade enheterna i det initiala tillståndet för att hämta den nya instruktionen.

Mikroprogrammerad enhet

Den väsentliga skillnaden i detta tillvägagångssätt med avseende på den integrerade enheten är förekomsten av ett kontrolllager, som används för att lagra mikroprogrammen som inkluderar de kodade styrsignalerna som är viktiga för genomförandet av en operation.

Instruktionens driftkod ska inte avkodas för att omedelbart skapa en styrsignal, men adressen till ett mikroprogram som är lagrat i kontrolllagret kommer att anges.

Det vill säga styrsignalerna som följer med instruktionerna lagras i speciella minneceller som utbytbar firmware.

Den mikroprogrammerade styrenheten är långsammare än den inbyggda enheten på grund av den tid det tar att återställa operationerna som finns i minnesenheten.

Funktioner

Det är styrenhetens ansvar att informera ingångs- och utgångsenheterna, huvudminnet och den logiska-aritmetiska enheten på datorn hur man replikerar de operationer som utfärdas till processorn.

Sätter in programfunktioner i minnet och tar dem till processorregistret. Beroende på vad detta register inkluderar skapar styrenheten en signal som övervakar utförandet av dessa operationer.

Beroende på vilken typ av operation du går in i styrenheten kan du ändra antalet och ordningen på de sekvenssteg som genereras för att välja och konfigurera de delar av CPU som kommer att användas för att uppnå operationens mål, vare sig det rör sig, ändra eller lagra data.

Denna process för avkodningsoperationer utförs igen när räknaren ökas till programmets nästa sparade adress. Från den adressen matas den nya operationen in i styrenheten och så vidare tills programmets slut.

Illustration

Funktionerna som en styrenhet utför kommer att bero på typen av CPU på grund av de befintliga skillnaderna i strukturen mellan de olika märkena. Följande diagram illustrerar hur instruktionerna i ett program behandlas.

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

- Hanterar flera uppgifter, till exempel sökning och hämtning av instruktioner, avkodning, hantering av körning och lagring av resultat.

- Den får de externa instruktionerna eller kommandona som den konverterar till en sekvens av styrsignaler.

- Tolk instruktionerna.

- Kontrollerar sekvensiell exekvering av instruktioner.

- Koordinerar sekvensen med datarörelser in, ut och mellan de många processorenheterna.

- Reglerar och kontrollerar synkroniseringen av exekveringsenheterna, t.ex. den aritmetiska logiska enheten, och datalagren och register som finns i processorn.

- Skickar och tar emot styrsignaler till andra datorenheter.

- Riktar och kontrollerar dataflödet genom datorns olika områden.

referenser

1. Techopedia (2019). Styrenhet (CU). Hämtad från: ceilingpedia.com.
2. Computer Hope (2017). Styrenhet. Hämtad från: computerhope.com.
3. Geeks for Geeks (2019). Datororganisation: Hardwired v / s Mikroprogrammerad styrenhet Hämtad från: geeksforgeeks.org.
4. Geeks for Geeks (2019). Introduktion av styrenhet och dess design. Hämtad från: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, gratis encyklopedi (2019). Styrenhet. Hämtad från: en.wikipedia.org.