KONTROL ÜNITESI (BILGI IŞLEM): BILEŞENLER, FONKSIYONLAR - TEKNOLOJI - 2025

Kontrol ünitesi , bir bilgisayar işlemcisi içinde operasyonlar ve kolları tüm kontrol sinyalleri düzenleyen bir dijital devredir. Mantık birimi, bellek ve giriş ve çıkış çevre birimlerinin bir programdan alınan komutların nasıl kopyalanacağını bilmesini sağlar. Böylece, tüm giriş ve çıkış akışını yönlendirir, program işlemleri için kodu arar ve diğer birimleri zamanlama ve kontrol sinyalleri göndererek yönlendirir.

Bir kontrol ünitesi, kontrol sinyallerine dönüştürdüğü ve daha sonra merkezi işlemciye iletilen giriş verilerini kabul ederek hareket eder. İşlemci, hangi işlemlerin gerçekleştirileceğini farklı cihazlara sipariş eder.

Kaynak: Pixabay.com

Bu birim, beyniniz gibi davranan, neredeyse tüm işlemler için talimatlar üreten ve bunların doğru şekilde yürütülmesini sağlayan işlemcinin bileşenidir.

Kontrol birimlerini kullanan cihazların örnekleri, merkezi işlem birimi (CPU) ve grafik işlem birimidir (GPU).

Bileşenler

Bir eylemi gerçekleştirmek için, CPU kontrol ünitesi gerekli kontrol sinyalini uygun sırada üretmelidir. Bu kontrol sinyallerini doğru sırada üretmek için kullanılan iki yaklaşım vardır.

Entegre birim

Kontrol ünitesi, kurulu bir şekilde bağlanan mantık kapıları, flip-floplar, dijital devreler, kodlayıcılar ve kod çözücülerden oluşur.

Komut yazmacının ve harici girişlerin içeriğine bağlı olarak her saat döngüsünde durumdan duruma değişen bir durum aygıtı olarak düşünülebilir.

Bu durum cihazının çıktısı kontrol sinyalleridir. Bu makine tarafından gerçekleştirilen işlemlerin sırası, mantık elemanlarının kablolanmasıyla belirlenir. Bu nedenle "entegre" olarak adlandırılır.

Tasarım belirli bir mimariye dayanmaktadır. Komut setinde değişiklik yapılması gerektiğinde, kablolamada ve devrede değişiklikler yapılmalıdır.

Bu, sadece az sayıda komuta sahip olan azaltılmış komut seti hesaplama (RISC) mimarisinin temelidir.

Kontrol sinyalleri

İşlemlerin yürütülmesini yönlendirmek için kontrol sinyalleri gereklidir. Sinyal üretme yönteminin devre yapısında fiziksel bir değişiklik olmadan değiştirilemediği, açıkça tasarlanmış mantık devreleri tarafından yayılırlar.

Bir işlemi gerçekleştirmek için kontrol sinyalleri, zamanda tek bir noktada değil, komut yürütme döngüsüne karşılık gelen tüm zaman periyodu boyunca yayınlanmalıdır.

Bir talimatın işlem kodu, kontrol sinyalini yayınlamak için temel bilgileri içerir.

Komut kod çözücü

İşlem kodu, talimat kod çözücüsünde çözülür. Bu, talimatın işlem kodunun farklı alanlarının kodunu çözen bir dizi kod çözücüden oluşur.

Komut kod çözücüsü, kontrol biriminin, zamanlama sinyalleri ve diğer giriş sinyalleri değişmeden kaldığı sürece devam eden yeni işlemin yürütülmesi ile ilişkili birinci duruma girmesine izin verir.

Yukarıdaki sinyallerin herhangi birindeki bir değişiklik, kontrol ünitesinin durumunun değişmesini ister.

Sonuç olarak, talimat kod çözücüsünden çıkan bazı hatlar sinyaldeki değerleri alır. Bu hatlar, bilgisayarın farklı birimleri için kontrol sinyali üretme cihazına bağlanmıştır.

Bu aşamaların organizasyonu tekrarlanarak, kontrol biriminde iç durumların uygun sıralaması yapılandırılır.

Kontrol ünitesine yeni bir talimat geldiğinde, gömülü üniteler yeni talimatı almak için başlangıç ​​durumundadır.

Mikro programlanmış birim

Bu yaklaşımın entegre birime göre temel farkı, bir işlemin yürütülmesi için gerekli olan kodlanmış kontrol sinyallerini içeren mikro programları depolamak için kullanılan bir kontrol deposunun varlığıdır.

Komutun işlem kodu, hemen bir kontrol sinyali oluşturmak için çözülmeyecek, ancak kontrol deposunda saklanan bir mikro programın adresi gösterilecektir.

Yani, talimatlarla iliştirilen kontrol sinyalleri, değiştirilebilir bellenim olarak özel bellek hücrelerinde saklanır.

Mikro programlanmış kontrol birimi, bellek biriminde bulunan işlemleri geri yüklemek için geçen süre nedeniyle yerleşik birimden daha yavaştır.

Özellikleri

İşlemciye verilen işlemlerin nasıl kopyalanacağı, bilgisayarın giriş ve çıkış cihazlarına, ana belleğine ve mantıksal-aritmetik birimine bilgi vermek kontrol biriminin sorumluluğundadır.

Program işlemlerini belleğe alır ve bunları işlemci kaydına götürür. Bu kaydın ne içerdiğine bağlı olarak, kontrol ünitesi bu işlemlerin performansını izleyen bir sinyal oluşturur.

Kontrol ünitesine girdiğiniz işlemin türüne bağlı olarak, işlemin amacına ulaşmak için kullanılacak CPU parçalarını seçmek ve yapılandırmak için oluşturulan sıralı adımların sayısını ve sırasını değiştirebilirsiniz. veya verileri saklayın.

Bu kod çözme işlemleri işlemi, sayaç, programın bir sonraki kaydedilmiş adresine artırılırken yeniden gerçekleştirilir. Bu adresten yeni işlem kontrol ünitesine girilir ve programın sonuna kadar bu şekilde devam eder.

İllüstrasyon

Bir kontrol ünitesinin gerçekleştirdiği işlevler, farklı markalar arasındaki yapıdaki mevcut eşitsizlikler nedeniyle CPU tipine bağlı olacaktır. Aşağıdaki şema, bir programdaki talimatların nasıl işlendiğini göstermektedir.

Kaynak: Kapooht tarafından - Kendi çalışması, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25789639

- Talimatların aranması ve alınması, kod çözme, yürütme yönetimi ve sonuçların depolanması gibi birden çok görevi yerine getirir.

- Bir dizi kontrol sinyaline dönüştürdüğü harici talimatları veya komutları alır.

- Talimatları yorumlayın.

- Komutların sıralı olarak yürütülmesini kontrol eder.

- Birçok işlemci alt biriminin içeri, dışarı ve arasındaki veri hareketlerinin sırasını koordine eder.

- Aritmetik mantıksal birim gibi yürütme birimlerinin ve işlemcide bulunan veri depoları ve kayıtlarının senkronizasyonunu düzenler ve kontrol eder.

- Diğer bilgi işlem cihazlarına kontrol sinyalleri gönderir ve alır.

- Bilgisayarın farklı alanlarındaki veri akışını yönlendirir ve kontrol eder.

Referanslar

1. Techopedia (2019). Kontrol Ünitesi (CU). Alındığı: roofpedia.com.
2. Bilgisayar Umut (2017). Kontrol ünitesi. Bilgisayardan alınmıştır: computerhope.com.
3. Geeks için Geeks (2019). Bilgisayar Organizasyonu: Fiziksel bağlantılı v / s Mikro-programlanmış Kontrol Ünitesi Geeksforgeeks.org'dan alınmıştır.
4. Geeks için Geeks (2019). Kontrol Ünitesinin Tanıtımı ve Tasarımı. Geeksforgeeks.org sitesinden alınmıştır.
5. Wikipedia, özgür ansiklopedi (2019). Kontrol ünitesi. En.wikipedia.org adresinden alınmıştır.