Unidad de control

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Electrónica Digital II

Unidad de Control

Introducción a la unidad de control
La unidad de control es el elemento que se encarga de sincronizar las acciones que realiza cada una de las unidades funcionales de un computador. Las funciones de la unidad de control son básicamente dos. Interpretación de las instrucciones: La unidad de control debe ser capaz de decodificar los códigos deoperación y los modos de direccionamiento de las instrucciones y actuar de forma diferente para cada uno de ellos. Secuenciamiento de las operaciones: La unidad de control se encarga de la temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada instrucción. También debe controlar el secuenciamiento de las instrucciones en función de la evolución del registro contador de programa.Se llaman señales de control a las variables binarias que controlan las entradas y salidas de información de los registros y el funcionamiento de las unidades funcionales. La ejecución de una instrucción se divide en varias etapas que deben realizarse según una secuencia muy precisa de señales de control que establece la señal de control. Hay dos formas básicas para implementar la unidad decontrol: Unidad de control cableada: Realiza sus funciones mediante elementos hardware. Unidad de control microprogramada: Es mas lenta que la anterior, pero permite implementar instrucciones mas potentes y flexibles.

Introducción a la unidad de control microprogramada.
Llamaremos palabra de control a una palabra binaria cuyos bits individuales representan las diferentes señales de control de unamaquina. Se denomina microprograma de una instrucción a la secuencia de valores de la palabra de control precisa para la ejecución de esa instrucción. Se llama microinstrucción a cada valor de la palabra de control de los que componen un microprograma. En una unidad de control microprogramada las microinstrucciones se almacenan en una memoria llamada memoria de control.

Modelo de Wilkes.
Elconcepto de microprogramación fue propuesto por Maurice v. Wilkes (1951) como un procedimiento sistemático para diseñar unidades de control de computadores. En el modelo de Wilkes, las palabras de la memoria de control tenían dos campos: un campo con las señales de control para gobernar la maquina y otro campo con la dirección de la siguiente microinstrucción. Este último campo podía verse afectado enalgunos casos por algunas señales externas, como los flags. Ing. Hugo Castillo Meza 1

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En este esquema se puede ver que en función de la señal "carga de dirección inicial" se selecciona entre una dirección dependiente del código de operación de la instrucción u otra procedente del campo de dirección siguiente. El resultado de esta selección entraen el registro de dirección de la memoria de control (Control Memory Adress) o CMAR con lo que se selecciona la siguiente palabra de control.

Codificación de las microinstrucciones.
Las microinstrucciones almacenadas en la memoria de control en un principio tienen la misma longitud que la palabra de control, ya que se asigna un bit individual a cada una de las señales de control. Esto es ungrave inconveniente, ya que hace que el microprograma ocupe mucho, y la memoria de control es un recurso escaso, ya que reside en el circuito integrado del procesador, donde la superficie debe repartirse entre todas las funciones.. Existen algunas técnicas para solucionar este problema que veremos en los apartados siguientes. Codificación por campos. Muchas de las señales de control no son nuncasimultáneas. Por ejemplo, si solo disponemos de un bus, nunca habrá dos registros que escriban información al mismo tiempo en el. Por esta razón podemos agrupar todas las señales incompatibles entre si en un único campo, que luego, dependiendo de su valor, será decodificado. Podemos ver el esquema de funcionamiento en la figura.

Ing. Hugo Castillo Meza

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