ชุดควบคุมเป็นวงจรดิจิทัลที่ควบคุมการทำงานและจัดการกับสัญญาณควบคุมทั้งหมดภายในโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ ช่วยให้หน่วยลอจิกหน่วยความจำและอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุตและเอาต์พุตทราบวิธีจำลองคำสั่งที่ได้รับจากโปรแกรม ดังนั้นจึงกำหนดเส้นทางการไหลเข้าและออกทั้งหมดค้นหารหัสสำหรับการทำงานของโปรแกรมและสั่งการหน่วยอื่น ๆ โดยการส่งสัญญาณเวลาและสัญญาณควบคุม
ชุดควบคุมทำหน้าที่โดยรับข้อมูลอินพุตซึ่งจะแปลงเป็นสัญญาณควบคุมและส่งต่อไปยังโปรเซสเซอร์กลางในภายหลัง โปรเซสเซอร์จะสั่งให้อุปกรณ์ต่างๆดำเนินการอย่างไร
ที่มา: pixabay.com
หน่วยนี้เป็นส่วนประกอบของโปรเซสเซอร์ที่ทำหน้าที่เป็นสมองของคุณสร้างคำสั่งสำหรับการดำเนินการเกือบทั้งหมดและทำให้มั่นใจได้ว่าจะดำเนินการอย่างถูกต้อง
ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ใช้ชุดควบคุม ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) และหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU)
ส่วนประกอบ
ในการดำเนินการหน่วยควบคุม CPU จะต้องสร้างสัญญาณควบคุมที่จำเป็นในลำดับที่เหมาะสม มีสองวิธีที่ใช้ในการสร้างสัญญาณควบคุมเหล่านี้ตามลำดับที่ถูกต้อง
หน่วยรวม
ชุดควบคุมประกอบด้วยลอจิกเกต, ฟลิปฟล็อป, วงจรดิจิทัล, ตัวเข้ารหัสและตัวถอดรหัสซึ่งต่อสายตามวิธีที่กำหนด
สามารถคิดได้ว่าเป็นเครื่องมือของรัฐซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละรัฐในแต่ละรอบนาฬิกาขึ้นอยู่กับเนื้อหาของการลงทะเบียนคำสั่งและอินพุตภายนอก
เอาต์พุตของอุปกรณ์สถานะนี้คือสัญญาณควบคุม ลำดับของการดำเนินการโดยเครื่องนี้ถูกกำหนดโดยการเดินสายขององค์ประกอบลอจิก ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า "บูรณาการ"
การออกแบบขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมเฉพาะ เมื่อจำเป็นต้องเปลี่ยนชุดคำสั่งควรทำการเปลี่ยนแปลงสายไฟและวงจร
นี่เป็นพื้นฐานสำหรับสถาปัตยกรรมชุดคำสั่งลดคำสั่ง (RISC) ซึ่งมีคำสั่งเพียงเล็กน้อย
สัญญาณควบคุม
สัญญาณควบคุมมีความสำคัญต่อการสั่งการปฏิบัติการ พวกเขาเผยแพร่โดยวงจรลอจิกที่ออกแบบมาอย่างชัดเจนซึ่งวิธีการสร้างสัญญาณไม่สามารถแก้ไขได้หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในโครงสร้างวงจร
สัญญาณควบคุมในการดำเนินการจะต้องออกอากาศไม่ใช่ในช่วงเวลาเดียว แต่ตลอดช่วงเวลาที่สอดคล้องกับรอบการดำเนินการคำสั่ง
opcode ของคำสั่งประกอบด้วยข้อมูลพื้นฐานในการถ่ายทอดสัญญาณควบคุม
ตัวถอดรหัสคำสั่ง
opcode ถูกถอดรหัสในตัวถอดรหัสคำสั่ง ประกอบด้วยชุดตัวถอดรหัสที่ถอดรหัสฟิลด์ต่างๆของรหัสการดำเนินการคำสั่ง
ตัวถอดรหัสคำสั่งช่วยให้ชุดควบคุมเข้าสู่สถานะแรกที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการของการดำเนินการใหม่ซึ่งจะคงอยู่ตราบเท่าที่สัญญาณเวลาและสัญญาณอินพุตอื่น ๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณข้างต้นจะแจ้งให้สถานะของชุดควบคุมเปลี่ยนไป
เป็นผลให้บางบรรทัดที่ออกมาจากตัวถอดรหัสคำสั่งได้รับค่าในสัญญาณ เส้นเหล่านี้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์กำเนิดสัญญาณควบคุมสำหรับหน่วยต่างๆของคอมพิวเตอร์
โดยการจัดโครงสร้างของขั้นตอนเหล่านี้ซ้ำลำดับที่เหมาะสมของสถานะภายในจะถูกจัดโครงสร้างในหน่วยควบคุม
เมื่อคำสั่งใหม่มาถึงชุดควบคุมหน่วยฝังตัวจะอยู่ในสถานะเริ่มต้นเพื่อดึงคำสั่งใหม่
หน่วยไมโครโปรแกรม
ความแตกต่างที่สำคัญของแนวทางนี้เกี่ยวกับหน่วยรวมคือการมีอยู่ของที่เก็บควบคุมซึ่งใช้ในการจัดเก็บไมโครโปรแกรมที่มีสัญญาณควบคุมที่เข้ารหัสที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการของการดำเนินการ
รหัสการทำงานของคำสั่งจะไม่ถูกถอดรหัสเพื่อสร้างสัญญาณควบคุมในทันที แต่จะมีการระบุที่อยู่ของไมโครโปรแกรมที่จัดเก็บไว้ในที่เก็บควบคุม
นั่นคือสัญญาณควบคุมที่แนบมาพร้อมกับคำแนะนำจะถูกเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำพิเศษเป็นเฟิร์มแวร์ที่เปลี่ยนได้
ชุดควบคุมไมโครโปรแกรมทำงานช้ากว่าหน่วยในตัวเนื่องจากเวลาที่ใช้ในการเรียกคืนการดำเนินการที่พบในหน่วยความจำ
คุณสมบัติ
เป็นความรับผิดชอบของหน่วยควบคุมในการแจ้งอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุตหน่วยความจำหลักและหน่วยตรรกะ - เลขคณิตของคอมพิวเตอร์ว่าจะทำซ้ำการดำเนินการที่ออกให้กับโปรเซสเซอร์ได้อย่างไร
รับการทำงานของโปรแกรมในหน่วยความจำและนำไปที่รีจิสเตอร์โปรเซสเซอร์ หน่วยควบคุมจะสร้างสัญญาณที่ตรวจสอบประสิทธิภาพของการดำเนินการเหล่านี้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ลงทะเบียนนี้
ขึ้นอยู่กับประเภทของการดำเนินการที่คุณเข้าสู่ชุดควบคุมคุณสามารถเปลี่ยนหมายเลขและลำดับของขั้นตอนตามลำดับที่สร้างขึ้นเพื่อเลือกและกำหนดค่าส่วนของ CPU ที่จะใช้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการดำเนินการไม่ว่าจะเป็นการย้ายแก้ไข หรือจัดเก็บข้อมูล
กระบวนการถอดรหัสนี้จะดำเนินการอีกครั้งเนื่องจากตัวนับจะเพิ่มขึ้นไปยังที่อยู่ที่บันทึกไว้ถัดไปของโปรแกรม จากที่อยู่ดังกล่าวการดำเนินการใหม่จะถูกป้อนลงในชุดควบคุมและอื่น ๆ จนกระทั่งสิ้นสุดโปรแกรม
ภาพประกอบ
ฟังก์ชั่นที่ชุดควบคุมทำงานจะขึ้นอยู่กับประเภทของ CPU เนื่องจากความแตกต่างที่มีอยู่ในโครงสร้างระหว่างแบรนด์ต่างๆ แผนภาพต่อไปนี้แสดงวิธีการประมวลผลคำสั่งในโปรแกรม
ที่มา: โดย Kapooht - งานของตัวเอง CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25789639
- จัดการงานหลายอย่างเช่นการค้นหาและดึงคำสั่งการถอดรหัสการจัดการการดำเนินการและการจัดเก็บผลลัพธ์
- ได้รับคำสั่งภายนอกหรือคำสั่งที่แปลงเป็นลำดับสัญญาณควบคุม
- ตีความคำแนะนำ
- ควบคุมการดำเนินการตามลำดับของคำสั่ง
- ประสานลำดับของการเคลื่อนย้ายข้อมูลเข้าออกและระหว่างหน่วยย่อยของโปรเซสเซอร์จำนวนมาก
- ควบคุมและควบคุมการซิงโครไนซ์ของหน่วยประมวลผลเช่นหน่วยตรรกะเลขคณิตและข้อมูลจัดเก็บและลงทะเบียนที่มีอยู่ในโปรเซสเซอร์
- ส่งและรับสัญญาณควบคุมไปยังอุปกรณ์คอมพิวเตอร์อื่น ๆ
- กำกับและควบคุมการไหลของข้อมูลผ่านพื้นที่ต่างๆของคอมพิวเตอร์
อ้างอิง
- เทโคพีเดีย (2019). ชุดควบคุม (CU) นำมาจาก: ceilingpedia.com.
- คอมพิวเตอร์โฮป (2017). ชุดควบคุม. นำมาจาก: computerhope.com.
- Geeks for Geeks (2019) องค์การคอมพิวเตอร์: หน่วยควบคุมไมโครโปรแกรมแบบเดินสาย v / s นำมาจาก: geeksforgeeks.org.
- Geeks for Geeks (2019) การแนะนำชุดควบคุมและการออกแบบ นำมาจาก: geeksforgeeks.org.
- Wikipedia สารานุกรมเสรี (2019) ชุดควบคุม. นำมาจาก: en.wikipedia.org.