Что такое блок управления?

Блок управления является подкомпонентом центрального процессора (ЦП), который управляет всеми действиями, выполняемыми в этой области на компьютере. Он отвечает за получение различных входных данных от компьютера, инструкций и данных и говорит процессору, что с ними делать. Поскольку процессор считается мозгом компьютера, его иногда называют мозгом внутри мозга. В зависимости от архитектуры процессоров, блок управления может выполнять различные задачи.

Блок управления фактически состоит из нескольких подкомпонентов. В напряженные дни вся эта проводка и схема формировали так называемый конечный автомат, систему, предназначенную для управления операциями компьютера. Отдельные схемы отвечали за декодирование и кодирование команд, в то время как другие обрабатывали логику или подсчитывали команды, над которыми работал процессор. Все происходило по порядку, где логическая схема была бы так или иначе перевернута, чтобы направить инструкции в хранилище.

Инструкция извлекается и декодируется, а затем ее необходимо выполнить по порядку, одну за другой, до завершения. В старых процессорах инструкция должна была пройти весь процесс и завершить вычисления, прежде чем начнется следующий. Для ускорения обработки современные процессоры используют так называемые конвейеры, где каждый шаг является частью конвейера. Пока одна команда находится в исполнительной части конвейера, другая уже находится в фазе декодирования, а другая извлекается. Чтобы справиться со всем этим, блок управления также должен выполнять роль мультиплексора, поскольку он принимает несколько входов или выходов и направляет их в конвейер и из него.

Поскольку ЦП компьютера продолжали развиваться, многое из этого кардинально изменилось. Использование микрокода, крошечных программ, которые размещаются в специальной высокоскоростной памяти только для чтения на процессоре, заменило старые аппаратные схемы. Эти программы низкого уровня взяли на себя трудоемкую работу по физическому переоборудованию блока управления и упростили изменения в архитектуре процессора. Пользовательские микропрограммы блока управления, созданные на этапе проектирования ЦП, обеспечивают архитектуру конкретного типа ЦП.

В целом, большая часть обязанностей блока управления зависит от архитектуры процессора. Некоторые могут просто извлекать, декодировать, координировать выполнение и направлять вывод инструкций. Другие могут иметь дополнительные обязанности, связанные с переводом, что может замедлить работу процессора. В этих случаях блок управления может быть дополнительно разделен на сжатые компоненты, такие как отдельный блок планирования или модуль выбытия, который заботится об организации и хранении результатов от блока ритмической логики (АЛУ).