Componentes da Unidade de Controle (Ciência da Computação), Funções

O unidade de controle É um circuito digital que governa as operações e lida com todos os sinais de controle dentro do processador de computador. Ele permite que a unidade lógica, a memória e a entrada e os periféricos de saída saibam como replicar nos pedidos recebidos de um programa. Portanto, a entrada inteira e o fluxo de saída é direcionada, busca o código dos programas e direciona outras unidades enviando sinais de tempo e controle.

Uma unidade de controle age admitindo os dados de entrada, que transforma os sinais de controle e posteriormente transmitidos ao processador central. O processador ordena os diferentes dispositivos que as operações devem executar.

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Esta unidade é o componente do processador que atua como seu cérebro, porque gera as instruções para quase todas as operações e garante que elas sejam executadas corretamente.

Exemplos de dispositivos que usam unidades de controle são a Unidade Central de Processamento (CPU) e a Unidade de Processamento Graphics (GPU).

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Componentes

Para executar uma ação, a unidade de controle da CPU deve produzir o sinal de controle necessário na sequência apropriada. Existem duas abordagens que são usadas para gerar esses sinais de controle na sequência correta.

Unidade integrada

A unidade de controle consiste em portões lógicos, chinelos, circuitos digitais, codificadores e decodificadores, que são conectados de uma maneira estabelecida.

Pode ser considerado um aparelho estados, que varia de um estado para outro em cada ciclo do relógio, dependendo do conteúdo do registro de instruções e entradas externas.

A saída deste aparelho estados é o sinais de controle. A sequência das operações realizadas por esta máquina é determinada pela fiação dos elementos lógicos. Por esse motivo, é chamado de "integrado".

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O design é baseado em uma arquitetura específica. Quando são necessárias alterações no conjunto de instruções, as mudanças na fiação e no circuito devem ser feitas.

Essa é a base para a arquitetura de computação de um pequeno conjunto de instruções (RISC), que possui apenas um pequeno número de instruções.

Sinais de controle

Os sinais de controle são fundamentais para direcionar a execução de operações. Eles são disseminados por circuitos lógicos expressamente projetados, nos quais o método de geração de sinal não pode ser modificado sem uma mudança física da estrutura do circuito.

Os sinais de controle para executar uma operação devem ser disseminados não em um único ponto no tempo, mas durante todo o período correspondente ao ciclo de execução de instruções.

O código operacional de uma instrução inclui as informações básicas para disseminar o sinal de controle.

Decodificador de instruções

O código de operação é decodificado no decodificador de instruções. Isso é constituído por um conjunto de decodificadores que decodificam os diferentes campos do código de operação de instrução.

As instruções decodificam consentindo que a unidade de controle entra no primeiro estado vinculado à execução da nova operação, que dura tanto tempo quanto permanece sem alterar os sinais de tempo e outros sinais de entrada.

Uma mudança de qualquer um dos sinais acima mencionados que mudam o estado da unidade de controle.

Como resultado, algumas linhas que deixam as instruções do decodificador adquirem valores de sinal. Essas linhas são acopladas ao dispositivo gerador de sinal de controle para as diferentes unidades de computador.

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Repetir a organização dessas fases é que a ordem apropriada dos estados internos está estruturada na unidade de controle.

Quando uma nova instrução para a unidade de controle chega, as unidades integradas estão no estado inicial para recuperar a nova instrução.

Unidade microprogramada

A diferença essencial dessa abordagem em relação à unidade integrada é a existência de um armazém de controle, usado para armazenar microprogramas que incluem os sinais de controle codificados essenciais para a execução de uma operação.

O Código de Operação Instrucional não será decodificado para criar um sinal de controle, mas o endereço de um microprograma será indicado que é armazenado no Control Warehouse.

Ou seja, os sinais de controle conectados com as instruções são armazenados em células de memória especiais, como microprogramas substituíveis.

A unidade de controle microprogramada é mais lenta que a unidade integrada devido ao tempo necessário para restaurar as operações encontradas na unidade de memória.

Funções

É de responsabilidade da unidade de controle informar os dispositivos de entrada e saída, para a memória principal e a unidade lógica-aritmética do computador como replicar as operações emitidas ao processador.

Obtém na memória as operações dos programas e os leva ao registro do processador. Dependendo do que este registro inclui, a unidade de controle cria um sinal que monitora o desempenho dessas operações.

De acordo com o tipo de operação que entra na unidade de controle, a quantidade e a ordem das etapas seqüenciais geradas para selecionar e configurar as partes da CPU que serão usadas para atingir o objetivo da operação, se deve mover, modificar ou armazenar dados.

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Esse processo de decodificação é realizado quando o contador é aumentado para o seguinte endereço salvo do programa. A partir desse endereço, a nova operação é inserida na unidade de controle e assim por diante até o final do programa.

Ilustração

As funções executadas por uma unidade de controle estarão sujeitas ao tipo de CPU, devido às disparidades existentes da estrutura entre as diferentes marcas. O diagrama a seguir ilustra como as instruções de um programa são processadas.

Fonte: por Kapooht - Trabalho próprio, CC por -sa 3.0, https: // Commons.Wikimedia.org/w/índice.Php?Curid = 25789639

- Lida com várias tarefas, como pesquisa e recuperação de instruções, decodificação, gerenciamento da execução e armazenamento dos resultados.

- Receba instruções ou comandos externos aos quais se torna uma sequência de sinais de controle.

- Interpretar as instruções.

- Controla a execução seqüencial das instruções.

- Coordena a sequência de movimentos de dados dentro, fora e entre as muitas subunidades do processador.

- Regula e controla a sincronização das unidades de execução, como a unidade lógica aritmética, e as lojas e registros de dados contidos no processador.

- Enviar e receber sinais de controle para outros dispositivos de computador.

- Dirige e controla o fluxo de dados através das diferentes áreas do computador.

Referências

1. Ravepedia (2019). Controle da unidade (Cu). Retirado de: ravepedia.com.
2. Computer Hope (2017). Controle da unidade. Retirado de: Computerhope.com.
3. Geeks for Geeks (2019). Organização do computador: unidade de controle microprogramada V/S Hardwired. Retirado de: geeksforgeeks.org.
4. Geeks for Geeks (2019). Introdução da unidade de controle e seu design. Retirado de: geeksforgeeks.org.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Controle da unidade. Retirado de: em.Wikipedia.org.