コントロールユニットとは？

制御装置は、コンピューターのこの領域で実行されるすべてのアクションを管理する中央処理装置（CPU）のサブコンポーネントです。 コンピューターからのさまざまな入力、命令、およびデータを取得し、それらをどう処理するかをプロセッサーに伝える役割を果たします。 CPUはコンピューターの脳と見なされるため、脳内の脳と呼ばれることもあります。 CPUのアーキテクチャに応じて、コントロールユニットは実行するタスクが異なる場合があります。

コントロールユニットは、実際にはいくつかのサブコンポーネントで構成されています。 配線接続された日々の間に、このすべての配線と回路は、有限状態マシンと呼ばれるものを形成しました。これは、コンピューターの操作を指示するという特異な目的を持つシステムです。 別の回路が命令のデコードとエンコードを担当し、他の回路はロジックを処理したり、CPUが処理した命令をカウントしたりしました。 すべてが順番に発生し、論理回路を何らかの方法で反転させて、命令をストレージに送信しました。

命令がフェッチされ、デコードされた後、完了するまで順番に実行する必要があります。 古いCPUでは、命令はプロセス全体を通過し、次が始まる前に計算を終了する必要があります。 処理を高速化するために、最新のCPUはパイプラインと呼ばれるものを使用します。各ステップはパイプラインの一部です。 1つの命令がパイプラインの実行部分にある間、別の命令はすでにデコードフェーズにあり、別の命令がフェッチされています。 これをすべて処理するために、制御ユニットはマルチプレクサーの役割も実行する必要がありました。これは、複数の入力または出力を取得し、パイプラインに出入りさせるためです。

コンピューターのCPUが進歩し続けるにつれて、この多くは劇的に変化しました。 CPU上の特別な高速読み取り専用メモリにあるマイクロコードの小さなプログラムの使用は、古いハードワイヤード回路の代わりになりました。 これらの低レベルプログラムは、コントロールユニットを物理的に再配線するという時間のかかる仕事を引き継ぎ、CPUアーキテクチャの変更を簡素化しました。 CPUの設計段階で作成されたコントロールユニットのカスタム作成されたマイクロプログラムは、特定のタイプのCPUのアーキテクチャを可能にします。

一般に、コントロールユニットの責任の多くはCPUアーキテクチャに依存します。 単にフェッチ、デコード、実行の調整、および命令の出力の指示を行うものもあります。 他の人は、翻訳に関連する追加の責任を負う場合があり、それによりCPUが遅くなる場合があります。 これらの場合、制御ユニットは、個別のスケジューリングユニットや、Rithmetic Logic Unit（ALU）からの結果の整理と保存を処理するリタイアメントユニットなど、簡潔なコンポーネントにさらに分割できます。