- Composants
- Unité intégrée
- Signaux de contrôle
- Décodeur d'instructions
- Unité microprogrammée
- Caractéristiques
- Illustration
- Références
L' unité de contrôle est un circuit numérique qui régit les opérations et gère tous les signaux de contrôle dans le processeur d'un ordinateur. Il permet à l'unité logique, à la mémoire et aux périphériques d'entrée et de sortie de savoir comment répliquer les commandes reçues d'un programme. Ainsi, il achemine tous les flux d'entrée et de sortie, recherche le code pour les opérations du programme et dirige d'autres unités en envoyant des signaux de synchronisation et de contrôle.
Une unité de contrôle agit en admettant des données d'entrée, qu'elle transforme en signaux de contrôle et qui sont ensuite transmises au processeur central. Le processeur ordonne aux différents appareils quelles opérations effectuer.
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Cette unité est le composant du processeur qui agit comme votre cerveau, générant les instructions pour presque toutes les opérations et s'assurant qu'elles sont exécutées correctement.
L'unité centrale de traitement (CPU) et l'unité de traitement graphique (GPU) sont des exemples d'appareils utilisant des unités de contrôle.
Composants
Pour exécuter une action, l'unité de commande de l'UC doit produire le signal de commande nécessaire dans le bon ordre. Il existe deux approches utilisées pour générer ces signaux de commande dans la séquence correcte.
Unité intégrée
L'unité de contrôle est composée de portes logiques, de bascules, de circuits numériques, de codeurs et de décodeurs, qui sont câblés de manière établie.
Il peut être considéré comme un appareil d'état, qui varie d'un état à l'autre dans chaque cycle d'horloge, en fonction du contenu du registre d'instructions et des entrées externes.
La sortie de cet appareil d'état est constituée des signaux de commande. La séquence des opérations effectuées par cette machine est déterminée par le câblage des éléments logiques. Pour cette raison, il est appelé «intégré».
La conception est basée sur une architecture spécifique. Lorsque des modifications du jeu d'instructions sont nécessaires, des modifications doivent être apportées au câblage et au circuit.
C'est la base de l'architecture de calcul de jeu d'instructions réduit (RISC), qui ne comporte qu'un petit nombre d'instructions.
Signaux de contrôle
Les signaux de contrôle sont essentiels pour diriger l'exécution des opérations. Ils sont diffusés par des circuits logiques expressément conçus, dans lesquels le procédé de génération de signal ne peut pas être modifié sans un changement physique de la structure du circuit.
Les signaux de commande pour effectuer une opération doivent être diffusés non pas en un seul instant, mais sur toute la durée correspondant au cycle d'exécution de l'instruction.
L'opcode d'une instruction comprend les informations de base pour diffuser le signal de commande.
Décodeur d'instructions
L'opcode est décodé dans le décodeur d'instructions. Celui-ci est constitué d'un ensemble de décodeurs qui décodent les différents champs du code opération de l'instruction.
Le décodeur d'instructions permet à l'unité de commande d'entrer dans le premier état associé à l'exécution de la nouvelle opération, qui dure aussi longtemps que les signaux de synchronisation et autres signaux d'entrée restent inchangés.
Une modification de l'un des signaux ci-dessus entraîne le changement de l'état de l'unité de commande.
En conséquence, certaines lignes sortant du décodeur d'instructions acquièrent des valeurs dans le signal. Ces lignes sont couplées au dispositif générateur de signaux de commande pour les différentes unités de l'ordinateur.
En répétant l'organisation de ces phases, l'ordre approprié des états internes est structuré dans l'unité de contrôle.
Lorsqu'une nouvelle instruction arrive au niveau de l'unité de contrôle, les unités embarquées sont dans l'état initial pour récupérer la nouvelle instruction.
Unité microprogrammée
La différence essentielle de cette approche par rapport à l'unité intégrée est l'existence d'une mémoire de contrôle, qui permet de stocker les microprogrammes comportant les signaux de contrôle codés indispensables à l'exécution d'une opération.
Le code d'opération de l'instruction ne doit pas être décodé pour créer immédiatement un signal de commande, mais l'adresse d'un microprogramme qui est stocké dans la mémoire de commande sera indiquée.
Autrement dit, les signaux de commande associés aux instructions sont stockés dans des cellules de mémoire spéciales en tant que micrologiciel remplaçable.
L'unité de commande microprogrammée est plus lente que l'unité intégrée en raison du temps nécessaire pour restaurer les opérations trouvées dans l'unité de mémoire.
Caractéristiques
Il est de la responsabilité de l'unité de contrôle d'informer les périphériques d'entrée et de sortie, la mémoire principale et l'unité arithmétique logique de l'ordinateur de la manière de reproduire les opérations qui sont émises vers le processeur.
Obtient les opérations du programme en mémoire et les emmène dans le registre du processeur. En fonction de ce que contient ce registre, l'unité de contrôle crée un signal qui surveille les performances de ces opérations.
Selon le type d'opération que vous entrez dans l'unité de contrôle, vous pouvez changer le nombre et l'ordre des étapes séquentielles générées pour sélectionner et configurer les parties de la CPU qui seront utilisées pour atteindre l'objectif de l'opération, que ce soit déplacer, modifier ou stocker des données.
Ce processus d'opérations de décodage est à nouveau exécuté lorsque le compteur est incrémenté jusqu'à la prochaine adresse enregistrée du programme. A partir de cette adresse, la nouvelle opération est introduite dans l'unité de commande, et ainsi de suite jusqu'à la fin du programme.
Illustration
Les fonctions qu'une unité de contrôle remplit dépendront du type de CPU, en raison des disparités existantes dans la structure entre les différentes marques. Le diagramme suivant illustre la manière dont les instructions d'un programme sont traitées.
Source: Par Kapooht - Travail personnel, CC BY-SA 3.0, - Gère plusieurs tâches, telles que la recherche et la récupération des instructions, le décodage, la gestion de l'exécution et le stockage des résultats.
- Il reçoit les instructions ou commandes externes qu'il convertit en une séquence de signaux de commande.
- Interprétez les instructions.
- Contrôle l'exécution séquentielle des instructions.
- Coordonne la séquence des mouvements de données entrant, sortant et entre les nombreuses sous-unités de processeur.
- Régule et contrôle la synchronisation des unités d'exécution, telles que l'unité logique arithmétique, et les magasins de données et registres contenus dans le processeur.
- Envoie et reçoit des signaux de contrôle vers d'autres appareils informatiques.
- Dirige et contrôle le flux de données à travers les différentes zones de l'ordinateur.
Références
- Techopedia (2019). Unité de contrôle (CU). Tiré de: plafondpedia.com.
- Computer Hope (2017). Unité de contrôle. Tiré de: computerhope.com.
- Geeks pour les geeks (2019). Organisation de l'ordinateur: Unité de contrôle micro-programmée câblée v / s. Tiré de: geeksforgeeks.org.
- Geeks pour les geeks (2019). Présentation de l'unité de contrôle et de sa conception. Tiré de: geeksforgeeks.org.
- Wikipédia, l'encyclopédie gratuite (2019). Unité de contrôle. Tiré de: en.wikipedia.org.