Co je to řídicí jednotka?

Řídicí jednotka je podsložka centrální procesorové jednotky (CPU), která řídí všechny akce prováděné v této oblasti v počítači. Je zodpovědný za odebírání různých vstupů z počítače, pokynů a dat a sdělování procesoru, co s nimi dělat. Protože CPU je považován za mozek počítače, je někdy označován jako mozek v mozku. V závislosti na architektuře CPU může mít řídící jednotka různé úkoly.

Řídicí jednotka je ve skutečnosti složena z několika dílčích součástí. Během náročných dnů tvořilo veškeré toto zapojení a obvody tzv. Stroj konečných stavů, systém, který má jedinečný účel při řízení operací počítače. Oddělené obvody byly zodpovědné za dekódování a kódování instrukcí, zatímco jiní zpracovávali logiku nebo počítali instrukce, na nichž CPU pracoval. Všechno se stalo v pořádku, kde by logické obvody byly tak či onak převráceny, aby byly pokyny nasměrovány do úložiště.

Instrukce je vyvolána a dekódována a poté musí být provedena v pořádku, jeden po druhém až do dokončení. U starších procesorů by instrukce musela projít celým procesem a dokončit výpočet, než začne další. Pro urychlení zpracování používají moderní procesory tzv. Pipelines, kde každý krok je součástí potrubí. Zatímco jedna instrukce je ve prováděcí části potrubí, další je již ve fázi dekódování a druhá je vyvolána. Aby to všechno bylo zvládnuto, musí řídicí jednotka také vykonávat roli multiplexoru, protože přijímá více vstupů nebo výstupů a nasměruje je do a ven z potrubí.

Jak počítačové CPU pokračovaly v postupu, hodně z toho se dramaticky změnilo. Používání mikrokódu, malých programů, které sedí ve speciální, vysokorychlostní paměti určené pouze pro čtení na CPU, nahradilo staré pevné kabelové obvody. Tyto nízkoúrovňové programy převzaly časově náročnou úlohu fyzického přepojení řídicí jednotky a zjednodušených změn v architektuře CPU. Vlastně napsané mikroprogramy řídicí jednotky vytvořené během fáze návrhu CPU umožňují architekturu konkrétního typu CPU.

Obecně je většina povinností řídicí jednotky závislá na architektuře CPU. Někteří mohou jednoduše načíst, dekódovat, koordinovat provádění a řídit výstup instrukcí. Ostatní mohou mít další odpovědnosti, které zahrnují překlad, což může zpomalit CPU. V těchto případech může být řídicí jednotka dále rozdělena na stručné komponenty, jako je samostatná plánovací jednotka, nebo do důchodové jednotky, která se stará o organizaci a uložení výsledků z ritmetické logické jednotky (ALU).