O que é uma unidade de controle?
Uma unidade de controle é o subcomponente da Unidade Central de Processamento (CPU) que gerencia todas as ações executadas nesta área em um computador. É responsável por receber as várias entradas do computador, instruções e dados e dizer ao processador o que fazer com eles. Como a CPU é considerada o cérebro do computador, às vezes é chamado de cérebro dentro do cérebro. Dependendo da arquitetura das CPUs, a unidade de controle pode ter tarefas variadas a serem executadas.
A unidade de controle é realmente composta de vários subcomponentes. Durante os dias de fio, toda essa fiação e circuito formou o que é conhecido como uma máquina de estado finito, um sistema com um objetivo singular na direção das operações do computador. Os circuitos separados foram responsáveis pela decodificação e codificação, enquanto outros lidavam com a lógica ou contando as instruções nas quais a CPU trabalhou. Tudo aconteceu em ordem, onde os circuitos lógicos seriam invertidos de uma maneira ou de outra para direcionar o iNSTRUÇÕES PARA ARMAZENAMENTO.
Uma instrução é buscada e decodificada e, em seguida, precisa ser executada em ordem, uma após a outra até a conclusão. Nas CPUs mais antigas, as instruções teriam que passar por todo o processo e terminar o cálculo antes do início do próximo. Para acelerar o processamento, as CPUs modernas usam o que é chamado de pipelines, onde cada etapa faz parte do pipeline. Enquanto uma instrução está na parte de execução do pipeline, outra já está na fase de decodificação e outra está sendo buscada. Para lidar com tudo isso, a unidade de controle também é necessária para desempenhar o papel de um multiplexador, pois leva várias entradas ou saídas e as direciona para dentro e fora do pipeline.
Como as CPUs de computador continuaram avançando, grande parte disso mudou drasticamente. O uso de microcódigos, pequenos programas que ficam em memória especial e somente leitura na CPU, tomou o lugar do velho durocircuitos com fio. Esses programas de baixo nível assumiram o trabalho demorado de religar fisicamente uma unidade de controle e alterações simplificadas na arquitetura da CPU. Os microprogramas escritos personalizados da unidade de controle, criados durante a fase de design da CPU, são o que permite a arquitetura de um tipo específico de CPU.
Em geral, muitas das responsabilidades da unidade de controle dependem da arquitetura da CPU. Alguns podem simplesmente buscar, decodificar, coordenar a execução e direcionar a saída de instruções. Outros podem ter responsabilidades adicionais que envolvem tradução, que podem desacelerar a CPU. Nesses casos, a unidade de controle pode ser dividida em componentes sucintos, como uma unidade de agendamento separada ou uma unidade de aposentadoria que cuida da organização e armazenamento dos resultados da unidade lógica ritmética (ALU).