마이크로컴퓨터 컨트롤러의 기본 기능은 무엇입니까?

마이크로컴퓨터에서 컨트롤러의 기본 기능은 "기계의 다양한 구성 요소가 조화롭게 작동하도록 제어"하는 것입니다. 컨트롤러는 명령의 기능적 요구 사항에 따라 컴퓨터의 다양한 구성 요소가 조화롭게 작동하도록 지시하는 구성 요소이며 컴퓨터의 신경 센터이자 명령 센터이며 전체 컴퓨터 시스템의 작동을 조정하고 지시할 수 있습니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

마이크로컴퓨터에서 컨트롤러의 기본 기능은 "기계의 다양한 구성 요소가 조화롭게 작동하도록 제어"하는 것입니다.

컨트롤러(controller)란 주회로나 제어회로의 배선을 정해진 순서에 따라 변경하고 회로의 저항값을 변화시켜 모터의 시동, 속도조절, 제동, 역회전을 제어하는 ​​마스터 장치를 말합니다. 프로그램 카운터, 명령어 레지스터, 명령어 디코더, 타이밍 생성기 및 작동 컨트롤러로 구성되며 명령을 내리는 "의사 결정 메커니즘"입니다. 즉, 전체 컴퓨터 시스템 작동의 조정 및 명령을 완료합니다.

컨트롤러는 컴퓨터의 다양한 구성 요소가 명령의 기능적 요구 사항에 따라 조화롭게 작동하도록 지시하는 구성 요소입니다. 컴퓨터의 명령 레지스터 IR(InstructionRegister)로 구성됩니다. , 프로그램 카운터 PC(ProgramCounter) 및 작업 컨트롤러 OC(OperationController))는 전체 컴퓨터의 질서 있는 작업을 조정하는 데 매우 중요한 세 가지 구성 요소로 구성됩니다.

명령어 레지스터: 현재 실행되거나 곧 실행될 명령을 저장하는 데 사용되는 레지스터입니다. 명령어에는 연산 유형을 결정하는 opcode와 피연산자의 소스 또는 대상을 나타내는 주소가 포함되어 있습니다. 명령어 길이는 명령어 레지스터의 길이와 마찬가지로 컴퓨터마다 다릅니다. 모든 컴퓨터 작업은 명령어 레지스터에 저장된 명령어를 분석하여 수행됩니다. 명령어 레지스터의 입력단은 메모리로부터 명령어를 수신하고, 명령어 레지스터의 출력단은 두 부분으로 나누어진다. Opcode 부분은 분석을 위해 디코딩 회로로 전송되어 이 명령어가 수행해야 하는 작업 유형을 나타냅니다. 주소 부분은 유효 주소를 생성하기 위해 주소 가산기로 전송된 다음 숫자를 가져오거나 저장하기 위한 주소로 메모리로 전송됩니다. .

메모리는 현재 실행 중인 명령어를 저장하는 데 사용되는 메인 메모리, 캐시 또는 레지스터 스택 등을 의미할 수 있습니다. 명령어가 실행되면 먼저 메모리에서 데이터 레지스터(DR)로 가져온 다음 IR로 전송됩니다. 명령어는 이진수로 구성된 opcode와 주소 코드 필드로 구분됩니다. 특정 명령어를 실행하려면 opcode를 테스트하여 필요한 작업을 식별해야 합니다. 이것이 명령어 디코더가 하는 일이다. 명령어 레지스터의 opcode 필드의 출력은 명령어 디코더의 입력입니다. 작업 코드가 디코딩되면 특정 작업에 대한 특정 신호를 작업 컨트롤러로 보낼 수 있습니다.

프로그램 카운터: 프로그램에서 실행될 다음 명령어의 주소를 나타내는 카운터로, 명령어 카운터라고도 합니다. 이는 명령어 주소 레지스터와 카운터 역할을 모두 수행합니다. 명령어가 실행될 때 프로그램 카운터는 명령어 주소 레지스터 역할을 하며 프로그램이 계속 실행될 수 있도록 그 내용이 다음 명령어의 주소로 변경되어야 합니다.

이를 위해 다음 두 가지 방법을 채택할 수 있습니다.

첫 번째 방법은 명령어에 다음 명령어의 주소를 포함하는 것입니다. 명령어를 실행하는 동안 이 주소를 명령어 주소 레지스터로 보내면 프로그램을 계속 실행하는 목적을 달성할 수 있습니다. 이 방법은 드럼, 딜레이 라인 등의 직렬 장치를 메인 메모리로 사용하는 초기 컴퓨터에 적합했습니다. 이 명령어의 실행 시간을 기준으로 다음 명령어의 주소를 적절하게 결정하면 다음 명령어를 읽기 위한 대기 시간이 단축되어 프로그램 실행 속도가 향상될 수 있습니다.

두 번째 방법은 명령어를 순차적으로 실행하는 것입니다. 프로그램은 여러 개의 프로그램 세그먼트로 구성됩니다. 각 프로그램 세그먼트의 명령어는 메모리에 순차적으로 저장되도록 설계할 수 있습니다. 따라서 명령어 주소 레지스터에도 계산 기능이 있는 한 명령어가 실행되는 동안 계산됩니다. 증분은 자동으로 추가되며, 다음 명령어의 주소가 형성되어 명령어의 순차적 실행 목적을 달성할 수 있습니다. 이 방법은 RAM을 주 메모리로 사용하는 컴퓨터에 적합합니다. 프로그램이 한 프로그램 세그먼트에서 다른 프로그램 세그먼트로 이동해야 하는 경우 전송 명령을 사용하여 이를 달성할 수 있습니다. 전송 명령어에는 전송할 프로그램 세그먼트의 진입 명령어 주소가 포함됩니다. 전송 명령을 실행할 때 이 주소는 다음 명령의 주소로 프로그램 카운터(현재는 명령 주소 레지스터로만 사용되며 계산되지 않음)로 전송되어 프로그램 세그먼트를 전송하는 목적을 달성합니다. 서브루틴 호출, 인터럽트 및 트랩 처리 등에 유사한 방법이 사용됩니다. 랜덤 액세스 메모리가 인기를 얻은 후 두 번째 방법의 전반적인 작동 효과는 첫 번째 방법보다 훨씬 우수합니다. 따라서 명령의 순차적 실행은 주류 컴퓨터에서 일반적으로 사용되는 방법이 되었으며 프로그램 카운터는 컴퓨터에서 없어서는 안될 부분이 되었습니다. 중앙 프로세서.

CPU 내의 각 기능 구성 요소는 특정 특정 기능을 완료합니다. 구성 요소와 데이터 흐름 제어 구성 요소 간의 정보 전송 구현. 많은 디지털 구성 요소 간에 정보를 전송하는 경로를 일반적으로 "데이터 경로"라고 합니다. 정보가 시작되는 위치, 정보가 통과하는 레지스터 또는 멀티플렉서, 최종적으로 어느 레지스터로 전송되는지를 제어해야 합니다. 레지스터 사이에 데이터 경로를 설정하는 작업은 "작업 컨트롤러"라는 구성 요소에 의해 완료됩니다.

작업 컨트롤러의 기능은 명령 작업 코드와 타이밍 신호를 기반으로 다양한 작업 제어 신호를 생성하여 데이터 경로를 올바르게 설정함으로써 명령 가져오기 및 실행 제어를 완료하는 것입니다.

설계 방법이 다르기 때문에 구조가 다른 두 개의 컨트롤러가 있습니다. 마이크로 연산이란 분해할 수 없는 연산을 의미하며, 마이크로 연산을 수행하려면 항상 해당 제어 신호(마이크로 연산 제어 신호 또는 마이크로 연산 명령이라고 함)가 필요합니다. 디지털 컴퓨터는 기본적으로 제어 구성 요소와 실행 구성 요소의 두 부분으로 나눌 수 있습니다. 컨트롤러는 제어 구성 요소이고, 연산 장치, 메모리 및 주변 장치는 컨트롤러에 대한 실행 구성 요소입니다. 제어 구성 요소와 실행 구성 요소 사이의 연결 중 하나는 제어 라인을 통해 이루어집니다. 제어 구성요소는 제어 라인을 통해 실행 구성요소에 다양한 제어 명령을 내립니다. 일반적으로 이러한 제어 명령을 마이크로 명령이라고 하며, 마이크로 명령을 받은 후 실행 구성 요소가 수행하는 작업을 마이크로 동작이라고 합니다. 제어 구성요소와 실행 구성요소 사이의 또 다른 연결은 피드백 정보입니다. 실행 구성 요소는 피드백 라인을 통해 제어 구성 요소에 작업 상태를 반영하므로 제어 구성 요소는 실행 구성 요소의 상태에 따라 새로운 마이크로 명령을 발행합니다. 이를 "상태 테스트"라고도 합니다. 마이크로 작업은 실행 구성 요소의 기본 작업 그룹입니다. 데이터 경로의 구조적 관계로 인해 마이크로 연산은 호환성과 상호 배제의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 기계의 한 CPU 사이클에서 특정 작동 기능을 구현하는 마이크로 명령의 조합이 마이크로 명령어를 구성합니다. 일반적인 마이크로명령어 형식은 연산 제어와 시퀀스 제어라는 두 부분으로 구성됩니다. 작동 제어 부분은 전체 기계의 작업을 관리하고 지시하기 위해 제어 신호를 보내는 데 사용됩니다. 시퀀스 제어 부분은 다음 마이크로 명령어를 생성하기 위한 주소를 결정하는 데 사용됩니다. 실제로 기계 명령어의 기능은 일련의 수많은 마이크로 명령어로 구현됩니다. 이러한 마이크로명령어 시퀀스를 흔히 마이크로프로그램이라고 합니다. 마이크로 프로그램은 마이크로 명령어로 구성되어 있으므로 현재 마이크로 명령어가 실행될 때. 현재 마이크로 명령어의 실행이 완료된 후 다음 마이크로 명령어를 가져와 실행할 수 있도록 후속 마이크로 명령어의 주소를 지정해야 합니다.

관련 지식이 더 궁금하시다면

FAQ

칼럼을 방문해 주세요!

위 내용은 마이크로컴퓨터 컨트롤러의 기본 기능은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!