Что такое блок управления двигателем
В автомобильной электронике, электронный блок управления (ЭБУ), или электронный блок управления двигателем. Это общий термин для любых встраиваемых систем, которые управляют одним или несколькими электрическими системами или подсистемами в автомобиле.
Контроллер ЭСУД (электронная система управления двигателем).
ECM (Engine Control Module) — модуль управления двигателем.
ECU (Electronic Control Unit) — электронный блок управления, является общим термином для любого электронного блока управления. (См. п. 3.9. SAE J1979.)
Виды ЭБУ подразделяются на Электронный (ECU) / Блок управления двигателем (ECM), Совмещенный моторно-трансмиссионный блок управления, Блок управления трансмиссией, блок управления тормозной системой, центральный модуль управления, центральный модуль синхронизации, главный электронный модуль, контроллер кузова, модуль управления подвеской, блок управления, или модуль управления. Взятые вместе, эти системы иногда называют компьютер автомобиля.
(Технически это не единый компьютер а несколько блоков.) Иногда одна сборка включает в себя несколько отдельных модулей управления.
Некоторые новые автомобили включают в себя не один блок управления, а до 80 ЭБУ. Встроенное программное обеспечение в ЭБУ продолжает развиваться в соответствии с количеством, сложностью и изощренностью. Управление увеличением сложности и количеством ЭБУ в автомобилестроении стало одной из ключевых задач.
Электронный блок управления.
Цифровые технологии позволяют применять широкий ряд электронных систем управления в автомобиле как разомкнутых, так и замкнутых (с обратной связью). Обширный массив влияющих параметров может приниматься во внимание одновременно с рассмотрением того, при каких условиях различные системы могут работать с максимальной эффективностью. Электронный блок управления (ЭБУ) получает электрические сигналы от датчиков, оценивает их и затем рассчитывает управляющие сигналы для исполнительных устройств. Программа управления хранится в специальной памяти и реализуется в микропроцессоре.
Эксплуатационные условия
К ЭБУ предъявляются очень высокие требования по отношению к следующим факторам:
— температуре окружающей среды (во время нормальной работы находится в пределах от –40оС до +60…125 оС)
— к воздействию со стороны таких веществ как масло, топливо и т.д.
— Влажность окружающей среды
— Обладать механической прочностью, например, при наличии вибраций при работе двигателя.
Даже при прокручивании двигателя со «слабой» аккумуляторной батареей (холодный пуск) ЭБУ должен работать надежно, как при максимальном рабочем напряжении (пульсации бортового напряжения питания).
Одновременно очень высокие требования касаются электромагнитной совместимости и защите от высокочастотных помех.
Устройство и конструкция
Печатная плата с электронными компонентами (рис 1) размещается в металлическом корпусе и соединяется с датчиками, исполнительными устройствами и источником питания через многоштырьковый разъем (4). Задающие каскады большой мощности (6) для непосредственного пуска исполнительных устройств располагаются в корпусе ЭБУ таким образом, чтобы обеспечить хорошее рассеяние тепла.
Если блок управления устанавливается непосредственно на двигателе, то отвод тепла через встроенный в корпус ЭБУ охладитель осуществляется в топливо, которое постоянно протекает через ЭБУ. Такой охладитель ЭБУ используется только в коммерческих автомобилях. Компактные, монтируемые на двигателе ЭБУ , изготовляемые по гибридной технологи могут работать даже при более высокой тепловой нагрузке.
Большинство компонентов блока управления выполняются по технологии SMD (Surface-Mounted Device – плата с поверхностным монтажом). Обычная проводка используется только в некоторых элементах питания и в разъемах, так что здесь могут быть применены компактные конструкции небольшой массы.
Обработка данных
Входные сигналы
В качестве периферийных компонентов исполнительные устройства и датчики представляют интерфейс между автомобилем и ЭБУ, который являются блоком обработки данных. ЭБУ получает электрические сигналы от датчиков по проводке автомобиля. Эти сигналы могут быть следующих типов:
Аналоговый входной сигнал
В пределах данного диапазона аналоговые входные сигналы могут принимать практически любые значения напряжения.
Примерами физических величин, которые рассматриваются как аналоги измеренных значений напряжения, является массовый расход воздуха на впуске, напряжение аккумуляторной батареи, давление во впускном коллекторе и давление наддува, температура охлаждающей жидкости и воздуха на впуске. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в микропроцессоре ЭБУ преобразует эти значения в цифровые сигналы, с которыми затем микропроцессор проводит расчеты. Максимальная разрешающая способность этих сигналов является ступенчатой, 5мВ на один бит (приблизительно 1000 шагов).
Цифровые входные сигналы
Цифровые входные сигналы имеют только два значения. Они могут быть только или «высокими» или «низкими» (логическая единица («1») или логический нуль («0») соответственно). Примерами цифровых входных сигналов являются сигналы включения/выключения или сигналы цифровых датчиков, такие как импульсы от датчика Холла или от магниторезистивного датчика. Такие сигналы обрабатываются непосредственно микропроцессором.
Импульсные входные сигналы
Импульсные входные сигналы от индуктивных датчиков, содержащие информацию о частоте вращения и положения вала, обрабатываются в их собственном контуре в ЭБУ. Здесь мнимые сигналы подавляются, а импульсные сигналы преобразуются в цифровые прямоугольные сигналы.
Формирование сигналов
Для ограничения напряжения входных сигналов до максимально допустимого значения в ЭБУ используются защитные цепи. Путем применения устройств фильтрации наложенные сигналы помех в большинстве случаев отделяются от полезных сигналов, которые в случае необходимости затем усиливаются до допустимого в микропроцессоре уровня входного сигнала (0….5 В)
Формирование сигналов в датчиках может быть полным или частичным в зависимости от уровня их интегрированности.
Обработка сигналов
ЭБУ является управляющим центром системы, ответственным за последовательность функциональных операций по управлению двигателем. Программы управляющих функций с учетом и без учета обратной связи выполняются в микропроцессоре.
Входные сигналы, формируемые датчиками и интерфейсами других систем, служат как входные переменные и подвергаются дальнейшей проверке на достоверность в компьютере. Входные сигналы рассчитываются с использованием программ.
Микропроцессор
Микропроцессор является основным элементом ЭБУ, поскольку осуществляет оперативное управление последовательностью операций. Кроме центрального процессора, микропроцессор имеет входные и выходные каналы, а также блок синхронизации (программное устройство), оперативную память (RAM), программируемую или перезаписываемую память (ROM), последовательные интерфейсы и другие периферийные устройства, интегрированные в единственный микрочип. В микропроцессоре используются кварцевое синхронизирующее устройство.
Программное обеспечение и память для хранения данных
Для выполнения расчетов м. (микропроцессор) должен иметь програмное обеспечение («software»). Оно задается в виде двоичных чисел как запись данных и хранится в памяти программ.
Эти двоичные числа доступны центральному процессору, который интерпретирует их в команды, обрабатывая одну за другой.
Такая программа может храниться в постоянно запоминающемся устройстве (ROM, EPROM, FLASH-EPROM), которое содержит такие универсальные данные (индивидуальные данные, характеристики и матрицы). Это неизменяемые данные, которые не могут быть изменены во время работы автомобиля. Они используются для регулирования запрограммированных процессов управления с обратной связью и в разомкнутых контурах.
Память для хранения программ может быть интегрирована в микропроцессор и в зависимости от особенностей применения расширена добавлением отдельных компонентов (внешней памятью EPROM или FLASH-EPROM).
Модуль памяти ROM
Память для хранения программ может быть выполнена в форме постоянно запоминающего устройства (ROM- Read Only Memory). Это память, постоянное содержание которой было определено во время изготовления и которая, таким образом, является неизменяемой. ROM , установленная в микропроцессоре, имеет ограниченный объем памяти, а это означает, что в случае применения для решения сложных задач потребуется дополнительный объем памяти ROM.
Модуль памяти EPROM
Модуль ASIC
Постоянно увеличивающаяся сложность функций ЭБУ означает, что вычислительные возможности стандартных микропроцессоров, имеющихся на рынке, не являются достаточными. Решением, которое было сегодня принято, является использованием так называемых модулей со специализированными интегральными схемами (ASIC – Application-Specific Integrated). Эти интегральные схемы спроектированы и изготовлены в соответствии с данными службы развития ЭБУ , так как , например, при установке дополнительных модулей RAM, входные и выходные блоки могут генерировать и передавать сигналы широтно-импульсной модуляции.
Модуль текущего контроля
ЭБУ оснащаются модулями текущего контроля. Используя цикл «Вопрос и Ответ», микропроцессор и модуль текущего контроля следят друг за другом, как только определяется наличие неисправностей один из них вырабатывает резервную функцию, независимую от других.
Выходные сигналы
Переключающиеся сигналы
Эти сигналы используются для включения /выключения исполнительных устройств (например, вентилятора систем охлаждения двигателя).
Сигналы широтно-импульсной модуляции (PWM сигналы)
Цифровые выходные сигналы могут быть в форме сигналов широтно-импульсной модуляции (PWM- Pulse-width modulated). Это прямоугольные сигналы с постоянной частотой и с переменной длительностью, которые служат для перемещения рабочих органов исполнительных устройств в необходимое положение (клапан системы рециркуляции ОГ, вентилятор, нагревательные элементы, привод клапана регулирования давления наддува.)
Передача данных внутри ЭБУ
Для обеспечения нормальной работы микропроцессора периферийные компоненты должны иметь возможность обмениваться и ними данными. Это имеет место при использовании адресной шины или шины передачи данных, через которую микропроцессор выдает, например, адрес оперативной памяти RAM, содержание которой должно быть доступным. Шина передачи данных используется затем для передачи соответствующих данных. Предшествующим автомобильным системам удовлетворяла 8-битовая шинная топология с шиной передачи данных, включавшей в себе восемь линий, которые все вместе могли передавать 256 данных одновременно.
16-битовая адресная шина, которая обычно использовалась с такими системами, могла достигать 65536 адресов. Современные, более сложные системы требуют для шины передачи данных 16 бит или даже 32 бит. Для адресных шин или шин передачи данных может быть использована мультиплексная передача. То есть, данные и адреса отправляются по тем же самым линиям передачи, но смещаются один от другого во времени.
Последовательные интерфейсы с одной только линией передачи используются только в тех случаях, когда нет необходимости быстрой передачи данных (например, данных о сохранении кода неисправности).
Как работает модуль управления двигателем?
Лучшие Цены и СрокиЛучшие ЦеныЛучшие СрокиЛучшее Количество
Опт
Розница
Искать по совпадению
Оптовая цена доступна при обороте от 300 т.
р. в месяц.
Срок доставки указан в рабочих днях начиная со следующего дня до нашего склада (Новосибирск, Москва).
Замены (кроссы) на сайте используются только в виде справочной информации. Просьба перепроверять их с помощью оригинальных программ, каталогов и сайтов производителей з/ч.
Хотя многие части вашего автомобиля важны для работы и эффективной работы автомобиля, модуль управления трансмиссией особенно важен. Модуль управления трансмиссией-это компонент и блок управления, который существует во всех автомобилях. В сочетании с блоком управления, называемым блоком управления двигателем, и блоком управления трансмиссией, этот модуль управления трансмиссией играет огромную роль во внутренних системах вашего автомобиля.
Система, которая использует модуль управления силовым агрегатом, является интегрированной и компьютеризированной
системой.
Эта система отвечает за управление двигателем, трансмиссией и другими компонентами трансмиссии
автомобиля, которые зависят от марки и модели вашего автомобиля.
Что такое модуль управления
Модуль управления трансмиссией, который обычно сокращенно называют модулем, представляет собой автомобильный компонент, объединяющий блок управления двигателем и блок управления трансмиссией. Трансмиссия — это огромная часть силовой установки, включая двигатель. Давайте углубимся в то, что представляют собой эти две части вашего автомобиля.
Блок управления двигателем представляет собой тип электронного блока управления, который управляет
исполнительными механизмами в двигателе внутреннего сгорания. Это мозг двигателя и управляет различными
функциями производительности и управляемости. Его задача состоит в том, чтобы сделать это, считывая значения,
производимые различными датчиками, расположенными внутри моторного отсека.
Блок управления двигателем
интерпретирует данные с помощью карт производительности и регулирует приводы двигателя. Прежде чем использовать
блоки управления двигателем, необходимо было механически запрограммировать обороты холостого хода и время
зажигания.
Части блока управления двигателем, исполнительные механизмы и двигатель внутреннего сгорания имеют решающее значение для функционирования модуля управления силовой установкой. Приводы-это компоненты машины, которые отвечают за перемещение механики внутри системы. Двигатель внутреннего сгорания использует сжигание топлива в камере сгорания, чтобы помочь в контуре потока жидкости. Расширение газов высокой температуры и высокого давления питает автомобиль и помогает в работе модуля управления силовой установкой.
Модуль управления – это мощный компьютер, который отвечает за управление или контроль системы зажигания
двигателя. Он также должен контролировать впрыск топлива, системы выбросов, расположение вращающегося узла,
трансмиссию и выхлопную систему.
К чему приводит поломка модуля
Сбой в модуле управления может привести к включению аварийных огней на приборной панели. У вас также может быть еще один симптом плохих выбросов из-за неисправности системы выбросов. Это показывает, как система выбросов непосредственно связана с модулем управления силовым агрегатом и как неисправный модуль управления силовым агрегатом может негативно повлиять на выбросы.
Основное взаимодействие, которое водители будут иметь с модулем управления, происходит, когда на приборной
панели появляется контрольная лампочка двигателя.
Если загорается контрольная лампочка двигателя, то температура охлаждающей жидкости может быть неправильной. Эти огни сообщат водителю о любых проблемах, с которыми сталкивается его автомобиль. Кроме того, модуль управления силовым агрегатом посылает световые сигналы и сигналы, предупреждающие техников о диагностических кодах неисправностей, которые хранятся в ПКМ для диагностики.
Модуль управления является полезным инструментом в диагностике проблем внутри вашего автомобиля, благодаря кодам неисправностей, отправленным механикам для просмотра.
Введение в блок управления и его конструкция
Блок управления является частью центрального процессора (ЦП) компьютера, которая управляет работой процессора.
Он был включен Джоном фон Нейманом как часть архитектуры фон Неймана. Блок управления отвечает за указание памяти компьютера, арифметико-логического блока и устройств ввода и вывода, как реагировать на инструкции, отправленные процессору. Он извлекает внутренние инструкции программ из основной памяти в регистр команд процессора, и на основе содержимого этого регистра блок управления генерирует управляющий сигнал, который контролирует выполнение этих инструкций. Блок управления работает, получая входную информацию, которую он преобразует в управляющие сигналы, которые затем отправляются на центральный процессор. Затем процессор компьютера сообщает подключенному оборудованию, какие операции выполнять. Функции, которые выполняет блок управления, зависят от типа ЦП, поскольку архитектура ЦП варьируется от производителя к производителю. Примеры устройств, для которых требуется CU:
- Управляющие процессоры (ЦП)
- Графические процессоры (ГП)
Функции блока управления –
- Он координирует последовательность перемещения данных в, из и между многочисленными подсистемами процессора.
единицы измерения. - Интерпретирует инструкции.
- Управляет потоком данных внутри процессора.
- Он получает внешние инструкции или команды, которые он преобразует в последовательность управляющих сигналов.
- Он управляет многими исполнительными устройствами (например, АЛУ, буферами данных и регистрами), содержащимися в ЦП.
- Он также обрабатывает несколько задач, таких как выборка, декодирование, обработка выполнения и сохранение результатов.
Типы блоков управления – Существует два типа блоков управления: проводной блок управления и микропрограммируемый блок управления.
- Аппаратный блок управления – В аппаратном блоке управления сигналы управления, важные для управления выполнением инструкций, генерируются специально разработанными аппаратными логическими схемами, в которых мы не можем изменить метод генерации сигналов без физического изменения схемы. состав. Код операции инструкции содержит основные данные для формирования управляющего сигнала.
В декодере команд декодируется код операции. Декодер инструкций представляет собой набор множества декодеров, которые декодируют различные поля кода операции инструкции. В результате несколько выходных линий, выходящих из дешифратора команд, получают активные значения сигнала. Эти выходные линии подключены к входам матрицы, формирующей управляющие сигналы для исполнительных блоков компьютера. Эта матрица реализует логические комбинации декодированных сигналов из кода операции инструкции с выходами матрицы, которая генерирует сигналы, представляющие последовательные состояния блока управления, и с сигналами, поступающими извне процессора, например. сигналы прерывания. Матрицы строятся аналогично программируемым логическим массивам. Сигналы управления выполнением инструкции должны формироваться не в один момент времени, а в течение всего временного интервала, соответствующего циклу выполнения инструкции. Следуя структуре этого цикла, в блоке управления организуется соответствующая последовательность внутренних состояний.
Ряд сигналов, сгенерированных матрицей генератора сигналов управления, посылают обратно на входы следующей матрицы генератора состояний управления. Эта матрица объединяет эти сигналы с синхронизирующими сигналами, которые генерируются блоком синхронизации на основе прямоугольных шаблонов, обычно поставляемых кварцевым генератором. Когда новая инструкция поступает в блок управления, блоки управления находятся в начальном состоянии выборки новой инструкции. Декодирование инструкции позволяет блоку управления войти в первое состояние, относящееся к выполнению новой инструкции, которое длится до тех пор, пока сигналы синхронизации и другие входные сигналы, такие как флаги и информация о состоянии компьютера, остаются неизменными. Изменение любого из ранее упомянутых сигналов вызывает изменение состояния блока управления. Это приводит к тому, что новый соответствующий вход генерируется для матрицы генератора управляющих сигналов. Когда появляется внешний сигнал (например, прерывание), блок управления переходит в следующее состояние управления, которое представляет собой состояние, связанное с реакцией на этот внешний сигнал (например, обработка прерывания).
Значения флагов и переменных состояния компьютера используются для выбора подходящих состояний для цикла выполнения инструкции. Последними состояниями в цикле являются состояния управления, которые начинают выборку следующей инструкции программы: отправка содержимого счетчика программы в регистр адресного буфера основной памяти и затем чтение командного слова в регистр команд компьютера. Когда текущая инструкция является командой остановки, которая заканчивает выполнение программы, блок управления входит в состояние операционной системы, в котором он ожидает следующей директивы пользователя. - Микропрограммируемый блок управления – Принципиальным отличием этих структур блока от структуры аппаратного блока управления является наличие управляющей памяти, которая используется для хранения слов, содержащих закодированные управляющие сигналы, обязательные для выполнения команд. В микропрограммируемых блоках управления последующие слова команд загружаются в регистр команд обычным способом.
Однако код операции каждой инструкции не декодируется напрямую, чтобы обеспечить немедленную генерацию управляющего сигнала, а содержит начальный адрес микропрограммы, содержащейся в памяти управления.- С одноуровневым хранилищем управления: При этом код операции инструкции из регистра инструкций отправляется в регистр адреса хранилища управления. По этому адресу в регистр микрокоманд считывается первая микрокоманда микропрограммы, интерпретирующая выполнение этой инструкции. Эта микрокоманда содержит в своей рабочей части закодированные управляющие сигналы, обычно в виде нескольких битовых полей. В наборе декодеров полей микрокоманд поля декодируются. Микрокоманда также содержит адрес следующей микрокоманды микропрограммы данной инструкции и управляющее поле, используемое для управления действиями генератора адреса микрокоманды. Последнее упомянутое поле определяет, какой режим адресации (операция адресации) будет применяться к адресу, встроенному в текущую микрокоманду.
В микроинструкциях наряду с режимом условной адресации этот адрес уточняется с помощью флагов состояния процессора, которые представляют состояние вычислений в текущей программе. Последней микроинструкцией в инструкции данной микропрограммы является микрокоманда, которая выбирает следующую инструкцию из оперативной памяти в регистр команд. - С двухуровневым запоминающим устройством: При этом в блоке управления с двухуровневым запоминающим устройством помимо управляющей памяти для микрокоманд включена память нанокоманд. В таком блоке управления микрокоманды не содержат закодированных управляющих сигналов. Операционная часть микроинструкций содержит адрес слова в памяти наноинструкций, которая содержит закодированные управляющие сигналы. Память наноинструкций содержит все комбинации управляющих сигналов, которые появляются в микропрограммах, интерпретирующих полный набор команд данного компьютера, записанных один раз в виде наноинструкций. Таким образом, можно избежать ненужного хранения одних и тех же частей операций микрокоманд.
В этом случае слово микрокоманды может быть намного короче, чем при одноуровневом запоминающем устройстве. Это дает гораздо меньший размер в битах памяти микрокоманд и, как следствие, гораздо меньший размер всей управляющей памяти. Память микроинструкций содержит управление для выбора последовательных микроинструкций, а эти управляющие сигналы формируются на основе наноинструкций. В наноинструкциях управляющие сигналы часто кодируются с использованием метода 1 бит/1 сигнал, который исключает декодирование.
- С одноуровневым хранилищем управления: При этом код операции инструкции из регистра инструкций отправляется в регистр адреса хранилища управления. По этому адресу в регистр микрокоманд считывается первая микрокоманда микропрограммы, интерпретирующая выполнение этой инструкции. Эта микрокоманда содержит в своей рабочей части закодированные управляющие сигналы, обычно в виде нескольких битовых полей. В наборе декодеров полей микрокоманд поля декодируются. Микрокоманда также содержит адрес следующей микрокоманды микропрограммы данной инструкции и управляющее поле, используемое для управления действиями генератора адреса микрокоманды. Последнее упомянутое поле определяет, какой режим адресации (операция адресации) будет применяться к адресу, встроенному в текущую микрокоманду.
Преимущества хорошо спроектированного блока управления:
Эффективное выполнение инструкций: Хорошо спроектированный блок управления может выполнять инструкции более эффективно за счет оптимизации конвейера команд и минимизации количества тактов, необходимых для выполнения каждой инструкции.
Повышение производительности: Хорошо спроектированный блок управления может повысить производительность ЦП за счет увеличения тактовой частоты, уменьшения задержки и увеличения пропускной способности.
Поддержка сложных инструкций: Хорошо спроектированный блок управления может поддерживать сложные инструкции, требующие выполнения нескольких операций, что сокращает количество инструкций, необходимых для выполнения программы.
Повышенная надежность: Хорошо спроектированный блок управления может повысить надежность ЦП за счет обнаружения и исправления ошибок, таких как ошибки памяти и остановки конвейера.
Более низкое энергопотребление: Хорошо спроектированный блок управления может снизить энергопотребление за счет оптимизации использования ресурсов, таких как регистры и память, и уменьшения количества тактов, необходимых для каждой инструкции.
Недостатки плохо спроектированного блока управления:
Снижение производительности: Плохо спроектированный блок управления может снизить производительность ЦП из-за остановок конвейера, увеличения задержки и снижения пропускной способности.
Повышенная сложность: Плохо спроектированный блок управления может увеличить сложность ЦП, затруднив его проектирование, тестирование и обслуживание.
Более высокое энергопотребление: Плохо спроектированный блок управления может увеличить энергопотребление из-за неэффективного использования ресурсов, таких как регистры и память, и требующих большего количества тактов для каждой инструкции.
Снижение надежности: Плохо спроектированный блок управления может снизить надежность ЦП из-за появления ошибок, таких как ошибки памяти и остановки конвейера.
Ограничения набора инструкций: Плохо спроектированный блок управления может ограничивать набор инструкций ЦП, затрудняя выполнение сложных инструкций и ограничивая функциональность ЦП.
Знакомство с блоком управления | Примечания GATE
Блок управления, или CU, представляет собой схему внутри процессора компьютера, которая управляет операциями.
Он указывает памяти, логическому блоку и устройствам вывода и ввода компьютера, как реагировать на инструкции программы. Центральные и графические процессоры являются примерами устройств, использующих блоки управления.
В этой статье мы углубимся в блок управления в соответствии с учебным планом GATE для CSE (компьютерная инженерия). Продолжайте читать дальше, чтобы узнать больше.
Содержание
- Что такое блок управления в компьютерной архитектуре?
- Как работает блок управления ЦП?
Функция блока управления- Типы блоков управления
- Проводной блок управления
- Микропрограммируемый блок управления
- Практические проблемы в блоке управления
- Часто задаваемые вопросы в блоке управления
Что такое блок управления в компьютерной архитектуре?
Блок управления ЦП — это компонент ЦП компьютера (центральный процессор), который управляет работой процессора.
Джон фон Нейман включил его в свою «Архитектуру фон Неймана». Работа блока управления состоит в том, чтобы инструктировать арифметико-логический блок компьютера, память и устройства ввода и вывода о том, как реагировать на инструкции, поступающие в процессор.
Блок управления извлекает инструкции внутренней программы из оперативной памяти в регистр команд процессора и генерирует управляющий сигнал на основе содержимого этого регистра для наблюдения за выполнением этих инструкций.
Как работает блок управления ЦП?
Блок управления получает данные от пользователя и преобразует их в управляющие сигналы, которые затем поступают в центральный процессор. Затем процессор компьютера инструктирует соответствующее оборудование о том, какие операции следует выполнять. Поскольку архитектура ЦП отличается от производителя к производителю, функции, выполняемые блоком управления в компьютере, зависят от типа ЦП. Ниже приведены некоторые примеры устройств, для которых требуется блок управления:
- ЦП или центральные процессоры
- GPU или графические процессоры
Функция блока управления
- Координирует поток данных, исходящий из, в и между различными подразделениями процессора.

- Понимает команды и инструкции.
- Регулирует поток данных внутри процессора.
- Он принимает внешние команды или инструкции, которые он превращает в серию управляющих сигналов.
- Он отвечает за несколько исполнительных блоков ЦП (таких как АЛУ, буферы данных и регистры).
- Он также выполняет различные действия, включая выборку, декодирование, обработку выполнения и сохранение результатов.
Тип блока управления
Конструкция блока управления зависит от типа используемого блока управления. Вот типы блоков управления:
Проводной блок управления
Управляющие сигналы, необходимые для управления выполнением инструкций в Hardwired Control Unit, генерируются специально построенными аппаратными логическими схемами, и мы не можем изменить механизм выработки сигналов без физического изменения структуры схемы. Подробнее о проводном блоке управления читайте здесь.
Микропрограммируемый блок управления
Существование управляющей памяти, которая используется для хранения слов, содержащих закодированные управляющие сигналы, необходимые для выполнения инструкций, является основным отличием структуры модуля от аппаратной структуры модуля управления.
Практические проблемы в блоке управления
1. Что из перечисленного не является характеристикой компьютера?
а. I.Q.
б. Усердие
в. Универсальность
д. Точность
Ответ – (a) I.Q.
2. Что из перечисленного относится к набору микрокоманд только для одной машинной инструкции?
а. Микрокоманда
б. Микропрограмма
в. Команда
д. Программа
Ответ – (б) Микропрограмма
Часто задаваемые вопросы по блоку управления
Q1
Что такое блок управления? Объясните на примере?
Блок управления, или CU, представляет собой схему внутри процессора компьютера, которая управляет операциями.
Он указывает памяти, логическому блоку и устройствам вывода и ввода компьютера, как реагировать на инструкции программы. Центральные и графические процессоры являются примерами устройств, использующих блоки управления.
Q2
Что такое ALU и CU?
Разница между CU и ALU заключается в том, что арифметико-логическое устройство или ALU представляет собой компонент процессора, который выполняет арифметические операции, сравнение и различные другие операции. В то время как блок управления или CU является частью процессора, который направляет и контролирует большинство операций компьютера.
Q3
Что такое блок памяти?
Единица памяти — это количество данных, хранящихся в единице хранения. Байты используются для измерения емкости хранилища.
Продолжайте учиться и следите за обновлениями, чтобы получать последние обновления об экзамене GATE, а также о критериях приемлемости GATE, GATE 2023, допускной карточке GATE, программе GATE, вопроснике GATE за предыдущий год и многом другом.

единицы измерения.
В декодере команд декодируется код операции. Декодер инструкций представляет собой набор множества декодеров, которые декодируют различные поля кода операции инструкции. В результате несколько выходных линий, выходящих из дешифратора команд, получают активные значения сигнала. Эти выходные линии подключены к входам матрицы, формирующей управляющие сигналы для исполнительных блоков компьютера. Эта матрица реализует логические комбинации декодированных сигналов из кода операции инструкции с выходами матрицы, которая генерирует сигналы, представляющие последовательные состояния блока управления, и с сигналами, поступающими извне процессора, например. сигналы прерывания. Матрицы строятся аналогично программируемым логическим массивам. Сигналы управления выполнением инструкции должны формироваться не в один момент времени, а в течение всего временного интервала, соответствующего циклу выполнения инструкции. Следуя структуре этого цикла, в блоке управления организуется соответствующая последовательность внутренних состояний.
Ряд сигналов, сгенерированных матрицей генератора сигналов управления, посылают обратно на входы следующей матрицы генератора состояний управления. Эта матрица объединяет эти сигналы с синхронизирующими сигналами, которые генерируются блоком синхронизации на основе прямоугольных шаблонов, обычно поставляемых кварцевым генератором. Когда новая инструкция поступает в блок управления, блоки управления находятся в начальном состоянии выборки новой инструкции. Декодирование инструкции позволяет блоку управления войти в первое состояние, относящееся к выполнению новой инструкции, которое длится до тех пор, пока сигналы синхронизации и другие входные сигналы, такие как флаги и информация о состоянии компьютера, остаются неизменными. Изменение любого из ранее упомянутых сигналов вызывает изменение состояния блока управления. Это приводит к тому, что новый соответствующий вход генерируется для матрицы генератора управляющих сигналов. Когда появляется внешний сигнал (например, прерывание), блок управления переходит в следующее состояние управления, которое представляет собой состояние, связанное с реакцией на этот внешний сигнал (например, обработка прерывания).
Значения флагов и переменных состояния компьютера используются для выбора подходящих состояний для цикла выполнения инструкции. Последними состояниями в цикле являются состояния управления, которые начинают выборку следующей инструкции программы: отправка содержимого счетчика программы в регистр адресного буфера основной памяти и затем чтение командного слова в регистр команд компьютера. Когда текущая инструкция является командой остановки, которая заканчивает выполнение программы, блок управления входит в состояние операционной системы, в котором он ожидает следующей директивы пользователя.
Однако код операции каждой инструкции не декодируется напрямую, чтобы обеспечить немедленную генерацию управляющего сигнала, а содержит начальный адрес микропрограммы, содержащейся в памяти управления.
В микроинструкциях наряду с режимом условной адресации этот адрес уточняется с помощью флагов состояния процессора, которые представляют состояние вычислений в текущей программе. Последней микроинструкцией в инструкции данной микропрограммы является микрокоманда, которая выбирает следующую инструкцию из оперативной памяти в регистр команд.
В этом случае слово микрокоманды может быть намного короче, чем при одноуровневом запоминающем устройстве. Это дает гораздо меньший размер в битах памяти микрокоманд и, как следствие, гораздо меньший размер всей управляющей памяти. Память микроинструкций содержит управление для выбора последовательных микроинструкций, а эти управляющие сигналы формируются на основе наноинструкций. В наноинструкциях управляющие сигналы часто кодируются с использованием метода 1 бит/1 сигнал, который исключает декодирование.