CU

📌 CU

CU (Control Unit) — компонент CPU, управляющий последовательностью исполнения инструкций и координацией работы всех внутренних блоков процессора.

🧠 Как работает

CU получает инструкцию из Instruction Cache, декодирует её и:

• генерирует управляющие сигналы для ALU, FPU, MMU
• управляет чтением/записью в registers
• активирует работу Pipeline, Branch predictor, Cache
• обрабатывает прерывания, исключения и переходы

Основные функции:

• Декодирование инструкции (опкод, операнды)
• Управление микрокодом или логикой состояний
• Выдача сигналов чтения, записи, переходов
• Согласование исполнения и возврата результата

Компоненты CU:

Компонент	Назначение
Instruction Decoder	Распознаёт тип и формат инструкции
Microcode Engine	Последовательность шагов для сложных операций
Sequencer	Определяет следующий шаг / микропереход
Exception Logic	Обработка сбоев, прерываний, ловушек
Control Bus Interface	Генерация управляющих сигналов для шин

⚙️ Где применяется

Архитектура	Поведение CU
RISC	CU реализован как конечный автомат
CISC	CU содержит микрокод для сложных инструкций
x86_64	Intel/AMD используют сложную декодирующую CU
ARM Cortex-A	CU проста, ориентирована на высокую ILP

💻 Пример (псевдокод CU)

fetch:    IR ← MEM[PC]
decode:   opcode, args ← decode(IR)
execute:  issue_signals(opcode)
write:    store_result()
next:     PC ← PC + 1

📐 Схема взаимодействия

Instruction Flow
     ↓
+-------------------+
|   Control Unit    |
+-------------------+
     ↓      ↓      ↓
   ALU     FPU     MMU
     ↓       ↓      ↓
Registers  Cache  Addressing

✅ Преимущества

• Централизованное управление исполнением

• Гибкость через микрокод (в CISC архитектурах)

• Позволяет реализовать конвейер и оптимизации

❌ Недостатки

• Усложнение архитектуры CPU

• Может быть бутылочным горлышком при высокой нагрузке

• Сложность отладки и верификации при проектировании