Apakah fungsi asas pengawal dalam mikrokomputer?

Dalam komputer mikro, fungsi asas pengawal adalah untuk "mengawal pelbagai komponen mesin untuk berfungsi secara harmoni." Pengawal adalah komponen yang mengarahkan pelbagai komponen komputer untuk bekerja dalam penyelarasan mengikut keperluan fungsi arahan Ia adalah pusat saraf dan pusat arahan komputer dan boleh menyelaras dan mengarahkan operasi keseluruhan sistem komputer.

Persekitaran pengendalian tutorial ini: sistem Windows 7, komputer Dell G3.

Dalam komputer mikro, fungsi asas pengawal adalah untuk "mengawal pelbagai komponen mesin untuk berfungsi secara harmoni."

Pengawal merujuk kepada arahan induk yang menukar pendawaian litar utama atau litar kawalan dalam urutan yang telah ditetapkan dan menukar nilai rintangan dalam litar untuk mengawal permulaan, peraturan kelajuan, brek dan belakang peranti itu. Terdiri daripada kaunter program, daftar arahan, penyahkod arahan, penjana masa dan pengawal operasi, ia adalah "mekanisme membuat keputusan" yang mengeluarkan arahan, iaitu, ia melengkapkan penyelarasan dan arahan pengendalian keseluruhan sistem komputer.

Pengawal adalah komponen yang mengarahkan pelbagai komponen komputer untuk bekerja dalam penyelarasan mengikut keperluan fungsi arahan. Ia adalah pusat saraf dan pusat arahan komputer daftarkan IR (InstructionRegister), PC kaunter program (ProgramCounter) dan kawalan operasi Ia terdiri daripada tiga komponen: OC (Pengawal Operasi), yang sangat penting untuk menyelaraskan kerja teratur seluruh komputer.

Daftar arahan: Daftar yang digunakan untuk menyimpan arahan yang sedang dilaksanakan atau akan datang. Arahan mengandungi opcode yang menentukan jenis operasi dan alamat yang menunjukkan sumber atau destinasi operan. Panjang arahan berbeza dari komputer ke komputer, begitu juga dengan panjang daftar arahan. Semua operasi komputer dilakukan dengan menganalisis arahan yang disimpan dalam daftar arahan. Hujung input daftar arahan menerima arahan daripada memori, dan hujung keluaran daftar arahan dibahagikan kepada dua bahagian. Bahagian opcode dihantar ke litar penyahkodan untuk analisis untuk menunjukkan jenis operasi yang harus dilakukan oleh arahan ini, bahagian alamat dihantar ke penambah alamat untuk menjana alamat yang berkesan dan kemudian dihantar ke memori sebagai alamat untuk mengambil atau menyimpan nombor; .

Memori boleh merujuk kepada ingatan utama, cache atau timbunan daftar, dsb., yang digunakan untuk menyimpan arahan yang sedang dilaksanakan. Apabila arahan dilaksanakan, ia mula-mula diambil dari memori ke dalam daftar data (DR) dan kemudian dipindahkan ke IR. Arahan dibahagikan kepada medan opcode dan kod alamat, yang terdiri daripada digit binari. Untuk melaksanakan sebarang arahan yang diberikan, opcode mesti diuji untuk mengenal pasti operasi yang diperlukan. Inilah yang dilakukan oleh penyahkod arahan. Output medan opcode dalam daftar arahan adalah input kepada penyahkod arahan. Setelah kod operasi dinyahkod, ia boleh menghantar isyarat khusus untuk operasi tertentu kepada pengawal operasi.

Kaunter program: Kaunter yang menunjukkan alamat arahan seterusnya yang akan dilaksanakan dalam atur cara, juga dipanggil kaunter arahan. Ia berfungsi sebagai kedua-dua daftar alamat arahan dan kaunter. Apabila arahan dilaksanakan, kaunter program berfungsi sebagai daftar alamat arahan, dan kandungannya mesti telah ditukar kepada alamat arahan seterusnya, supaya atur cara boleh terus berjalan.

Dua kaedah berikut boleh diguna pakai untuk tujuan ini:

Kaedah pertama ialah memasukkan alamat arahan seterusnya dalam arahan. Semasa pelaksanaan arahan, menghantar alamat ini ke daftar alamat arahan boleh mencapai tujuan program berjalan secara berterusan. Kaedah ini sesuai untuk komputer awal yang menggunakan peranti bersiri seperti dram dan talian tunda sebagai ingatan utama. Menentukan dengan betul alamat arahan seterusnya berdasarkan masa pelaksanaan arahan ini boleh memendekkan masa menunggu untuk membaca arahan seterusnya, dengan itu meningkatkan kelajuan berjalan program.

Kaedah kedua ialah melaksanakan arahan secara berurutan. Program terdiri daripada beberapa segmen program Arahan setiap segmen program boleh direka bentuk untuk disimpan dalam memori secara berurutan Oleh itu, selagi daftar alamat arahan juga mempunyai fungsi pengiraan, ia akan dikira semasa pelaksanaan arahan. dan kenaikan akan ditambah secara automatik, alamat arahan seterusnya boleh dibentuk, dengan itu mencapai tujuan pelaksanaan arahan secara berurutan. Kaedah ini sesuai untuk komputer dengan memori capaian rawak sebagai ingatan utama. Apabila program perlu berpindah dari satu segmen program ke segmen lain, arahan pemindahan boleh digunakan untuk mencapai ini. Arahan pemindahan mengandungi alamat arahan kemasukan segmen program yang akan dipindahkan. Apabila melaksanakan arahan pemindahan, alamat ini dihantar ke kaunter program (hanya digunakan sebagai daftar alamat arahan pada masa ini, tidak dikira) sebagai alamat arahan seterusnya, dengan itu mencapai tujuan pemindahan segmen program. Kaedah serupa digunakan untuk panggilan subrutin, pengendalian gangguan dan perangkap, dsb. Selepas populariti memori akses rawak, kesan operasi keseluruhan kaedah kedua adalah lebih baik daripada kaedah pertama Oleh itu, pelaksanaan arahan secara berurutan telah menjadi kaedah yang biasa digunakan dalam komputer arus perdana, dan kaunter program telah menjadi bahagian yang sangat diperlukan. pemproses pusat.

Setiap komponen berfungsi dalam CPU melengkapkan fungsi tertentu tertentu. Pelaksanaan penghantaran maklumat antara komponen dan komponen kawalan aliran data. Laluan yang menghantar maklumat antara banyak komponen digital biasanya dipanggil "laluan data." Di mana maklumat bermula, yang mendaftar atau pemultipleks yang dilaluinya, dan yang mendaftar ia akhirnya dihantar, mesti dikawal. Tugas untuk mewujudkan laluan data antara daftar diselesaikan oleh komponen yang dipanggil "pengawal operasi".

Fungsi pengawal operasi adalah untuk menjana pelbagai isyarat kawalan operasi berdasarkan kod opcode arahan dan isyarat pemasaan untuk mewujudkan laluan data dengan betul, dengan itu melengkapkan kawalan pengambilan dan pelaksanaan arahan.

Terdapat dua pengawal dengan struktur berbeza kerana kaedah reka bentuk yang berbeza. Operasi mikro merujuk kepada operasi yang tidak boleh dipecahkan Isyarat kawalan yang sepadan (dipanggil isyarat kawalan operasi mikro atau arahan operasi mikro) sentiasa diperlukan untuk melaksanakan operasi mikro. Komputer digital pada asasnya boleh dibahagikan kepada dua bahagian --- komponen kawalan dan komponen pelaksanaan. Pengawal ialah komponen kawalan, dan unit aritmetik, memori, dan peranti persisian ialah komponen pelaksanaan berbanding dengan pengawal. Satu sambungan antara komponen kawalan dan komponen pelaksanaan adalah melalui talian kawalan. Komponen kawalan mengeluarkan pelbagai arahan kawalan kepada komponen pelaksanaan melalui baris kawalan Biasanya, arahan kawalan ini dipanggil perintah mikro, dan operasi yang dilakukan oleh komponen pelaksanaan selepas menerima arahan mikro dipanggil operasi mikro. Satu lagi hubungan antara komponen kawalan dan komponen pelaksanaan ialah maklumat maklum balas. Komponen pelaksanaan mencerminkan status operasi kepada komponen kawalan melalui baris maklum balas, supaya komponen kawalan mengeluarkan arahan mikro baharu berdasarkan status komponen pelaksanaan Ini juga dipanggil "pengujian status". Operasi mikro ialah kumpulan operasi asas dalam komponen pelaksanaan. Disebabkan oleh perhubungan struktur laluan data, operasi mikro boleh dibahagikan kepada dua jenis: keserasian

dan pengecualian bersama. Dalam satu kitaran CPU mesin, gabungan arahan mikro yang melaksanakan fungsi pengendalian tertentu membentuk arahan mikro. Format arahan mikro am terdiri daripada dua bahagian: kawalan operasi dan kawalan jujukan. Bahagian kawalan operasi digunakan untuk menghantar isyarat kawalan untuk mengurus dan mengarahkan kerja keseluruhan mesin. Bahagian kawalan jujukannya digunakan untuk menentukan alamat untuk menjana arahan mikro seterusnya. Malah, fungsi arahan mesin dilaksanakan oleh urutan banyak arahan mikro. Urutan arahan mikro ini sering dipanggil mikroprogram. Oleh kerana program mikro terdiri daripada arahan mikro, apabila arahan mikro semasa dilaksanakan. Alamat arahan mikro berikutnya mesti ditunjukkan supaya selepas pelaksanaan mikroarahan semasa selesai, arahan mikro seterusnya boleh diambil dan dilaksanakan.

Untuk lebih banyak pengetahuan berkaitan, sila lawati ruangan Soalan Lazim!

Atas ialah kandungan terperinci Apakah fungsi asas pengawal dalam mikrokomputer?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!