Coordina todos los componentes del computador, de modo que los eventos tomen lugar en la secuencia apropiada en el momento correcto. Además de esta labor de sincronización, la unidad de control "decodifica", es decir, entiende las instrucciones de programa que obtiene de la memoria, y dirige la acción para realizarlas.
• Genera las señales de control que constituyen el bus de control.
• Contiene registros auxiliares para su misión:
Buffer de Instrucciones: Almacena código máquina formado por una o varias instrucciones.
Puerto de entrada de instrucciones: Activado por la señal LI, se carga con una instrucción que pasa al buffer.
Puerto de salida: Transfiere al bus de datos, datos inmediatos o desplazamientos, gobernado por la señal DIT.
Registro de estado: Contiene los flags. Se cargan los bits selectivamente según señales provenientes de la ALU activas por flanco.
Registro contador de fases: Cuenta las fases del reloj del sistema y se encarga así de la temporización.
Dos buses de 4 bits: Son de salida de la unidad de control y sirven para generar la dirección de selección de registro de la ALU.
La secuencia lógica que la unidad de control debe realizar para ejecutar una instrucción es la siguiente:
• Localizar y extraer de la memoria principal la instrucción correspondiente
• Transferir la instrucción de la memoria a la Unidad de control
• Determinar qué tipo de operación se debe ejecutar
• Ejecutar la instrucción, enviando las señales de control u órdenes a los elementos pertinentes
• Supervisar la operación anterior para determinar si ha finalizado correctamente.
• Localizar la siguiente instrucción a ejecutar.
• Estos pasos se repitan hasta finalizar la ejecución de la totalidad de las instrucciones de los programas.
SEÑALES DE LA UNIDAD DE CONTROL
ELEMENTOS DE LA UNIDAD DE CONTROL
El reloj: consiste en un circuito eléctrico capaz de generar una sucesión de pulsos a intervalos de tiempo constantes El intervalo entre dos puntos de reloj se denomina ciclo, en determinados computadores el ciclo puede descomponerse en subciclos.
Los restantes circuitos de la máquina se sincronizan con estas señales de reloj; así se controla la duración de las distintas instrucciones.
Contador de programa (CP): También denominado registro contador de instrucción, (RCI). Su misión e s controlar el orden de ejecución de las instrucciones del programa, de acuerdo con su contenido. Un programa no siempre ejecuta las instrucciones secuencialmente. Puede haber instrucciones de salto o bifurcación.
Registro de Instrucción (RI): es una unidad de almacenamiento temporal, este registro guarda la instrucción cunado se extrae de la memoria principal y se mantiene mientras se realiza la decodificación o interpretación.
Decodificador: habitualmente, toda instrucción contiene un campo conocido como código de operación (co), que indica el tipo de operación que hay que realizar; el decodificador es el elemento encargado de realizar el análisis del código de operación.
Secuenciador: Es un generador de órdenes simples, denominadas microórdenes que sincronizadas con el reloj y distribuidas a los elementos necesarios permiten la ejecución de la instrucción.
Hay dos tipos de Secuenciadores:
• Secuenciador Cableados: todas las señales se generan con circuitos lógicos electrónicos. Siempre se producen las mismas señales ante la misma instrucción. Son las más rápidas pero menos flexibles y más difíciles de construir.
• Secuenciador Programados: tienen una pequeña memoria que contiene un microprograma que se ejecuta para cada sentencia de programa. Las instrucciones de los microprogramas se denominan microinstrucciones.
Banco de registros: Aparte de los registros anteriormente explicados, bajo el control de la UC existe otro banco de registros imprescindibles para la realización de cualquier programa. Estos registros se utilizan para conservar datos temporales.
FUNCIONES DE LA U.C.
1) Ejecutar la siguiente secuencia:
• Leer de la memoria principal la instrucción apuntada por el CP.
• Incrementar el contador de programa (CP).
• Decodificar la instrucción leída.
• Hacer que sea ejecutada.
2) Resolver situaciones anómalas o de conflicto.
3) Controlar la comunicación con los periféricos.
OPERACIONES ELEMENTALES
El objetivo de la UC es generar las secuencias de señales de control precisas para la realización de las operaciones elementales de cada instrucción
• La ejecución de una instrucción necesita realizar una serie de pequeños pasos llamados operaciones elementales
• Le ejecución de cada operación elemental requiere la activación de las correspondientes señales de control
• Las operaciones elementales pueden ser de dos tipos:
Operaciones de transferencia:
• Se precisan dos elementos de almacenamiento (origen y destino)
• Se ha de establecer previamente un camino físico entre origen y destino
• Enviar una señal al destino para que se “cargue” con lo que tiene a su entrada
Nota: La información del origen queda sin modificar
Operaciones de proceso:
Parecida a la operación de transferencia, pero la información origen se transforma al pasar por un operador combinacional en su camino hacia el destino
• Diádicas, dos operadores (ejemplo suma)
• Monódicas, un operador (ejemplo desplazamiento)
• El operador genera, además del resultado, los bits o flags del registro ESTADO que pueden o no cambiar.
DISEÑO DE LA UNIDAD DE CONTROL
• Consideración de la unidad de control como una “caja negra”.
• Entradas:
• Código de operación.
• Estado del sistema.
• Señales de Entrada/ Salida.
• Contador de fases.
• Salidas:
• Señales de control.
TEMPORIZACION DE LAS SEÑALES DE CONTROL.
• El funcionamiento de un computador es síncrono
• Ejecución de una instrucción.
FASES:
• Fetch (búsqueda de una instrucción).
• Decodificación y búsqueda de operandos.
• Operación.
• Almacenar resultado.
• El nº de ciclos de reloj varía según las instrucciones.
Depende de:
• Modo de direccionamiento.
• Tipo de operación.
