Блок управления является частью центрального процессора компьютера (ЦП), который управляет работой процессора. Он был включен как часть архитектуры фон Неймана Джоном фон Нейманом. Блок управления обязан сообщить памяти компьютера, арифметическому / логическому блоку, а также устройствам ввода и вывода, как реагировать на инструкции, отправленные процессору. Он извлекает внутренние инструкции программ из основной памяти в регистр команд процессора, и на основе этого содержимого регистра блок управления генерирует управляющий сигнал, который контролирует выполнение этих инструкций.

Блок управления работает, получая входную информацию, в которую он преобразуется в сигналы управления, которые затем отправляются на центральный процессор. Затем процессор компьютера сообщает подключенному оборудованию, какие операции необходимо выполнить. Функции, которые выполняет блок управления, зависят от типа процессора, поскольку архитектура процессора варьируется от производителя к производителю. Примеры устройств, которые требуют CU:

Управляющие процессоры (ЦП)

Графические процессоры (графические процессоры)

Функции блока управления -

Он координирует последовательность перемещений данных в, из и между многими подразделениями процессора.

Это интерпретирует инструкции.

Он контролирует поток данных внутри процессора.

Он получает внешние инструкции или команды, в которые преобразуется в последовательность сигналов управления.

Он управляет многими исполнительными блоками (то есть ALU, буферами данных и регистрами), содержащимися в CPU.

Он также обрабатывает несколько задач, таких как выборка, декодирование, обработка выполнения и сохранение результатов.

Типы блоков управления -

Существует два типа блоков управления: аппаратный блок управления и микропрограммируемый блок управления.

Проводной блок управления -

В аппаратном блоке управления сигналы управления, которые важны для управления выполнением команд, генерируются специально разработанными аппаратными логическими схемами, в которых мы не можем модифицировать метод генерации сигналов без физического изменения структуры схемы. Код операции инструкции содержит основные данные для генерации управляющего сигнала. В декодере команд код операции декодируется. Декодер команд представляет собой набор из множества декодеров, которые декодируют различные поля кода операции команды.

В результате несколько выходных строк, выходящих из декодера команд, получают значения активного сигнала. Эти выходные линии подключены к входам матрицы, которая генерирует управляющие сигналы для исполнительных блоков компьютера. Эта матрица реализует логические комбинации декодированных сигналов из кода операции команды с выходами из матрицы, которая генерирует сигналы, представляющие последовательные состояния блока управления, и с сигналами, поступающими извне процессора, например, сигналы прерывания. Матрицы строятся аналогично программируемым логическим массивам.

Управляющие сигналы для выполнения команды должны генерироваться не в один момент времени, а в течение всего временного интервала, соответствующего циклу выполнения команды. Следуя структуре этого цикла, в блоке управления организована подходящая последовательность внутренних состояний.

Ряд сигналов, генерируемых матрицей генератора управляющих сигналов, отправляется обратно на входы следующей матрицы генерации состояний управления. Эта матрица объединяет эти сигналы с сигналами синхронизации, которые генерируются модулем синхронизации на основе прямоугольных структур, обычно предоставляемых кварцевым генератором. Когда новая инструкция поступает в блок управления, блоки управления находятся в начальном состоянии выборки новой команды. Декодирование команды позволяет блоку управления войти в первое состояние, связанное с выполнением новой команды, которое длится до тех пор, пока сигналы синхронизации и другие входные сигналы, такие как флаги и информация о состоянии компьютера, остаются неизменными. Изменение любого из ранее упомянутых сигналов стимулирует изменение состояния блока управления, а также изменяется работа за компьютером в корне.

Это приводит к тому, что новый соответствующий вход генерируется для матрицы генератора управляющего сигнала. Когда появляется внешний сигнал (например, прерывание), блок управления переходит в следующее состояние управления, которое является состоянием, связанным с реакцией на этот внешний сигнал (например, обработка прерывания). Значения флагов и переменных состояния компьютера используются для выбора подходящих состояний для цикла выполнения команд.

Последними состояниями в цикле являются состояния управления, которые начинают выборку следующей команды программы: отправка содержимого счетчика программы в регистр буфера адресов основной памяти и затем чтение слова команды в регистр команд компьютера. Когда текущая инструкция является командой остановки, которая завершает выполнение программы, блок управления входит в состояние операционной системы, в котором он ожидает следующей пользовательской директивы.