Un’unità di controllo è il sottocomponente dell’unità di elaborazione centrale (CPU) che gestisce tutte le azioni eseguite in quest’area in un computer. È responsabile di prendere i vari input dal computer, istruzioni e dati e dire al processore cosa farne. Poiché la CPU è considerata il cervello del computer, a volte viene indicata come il cervello all’interno del cervello. A seconda dell’architettura della CPU, l’unità di controllo può avere diversi compiti da svolgere.
La centralina è in realtà costituita da più sottocomponenti. Durante i giorni cablati, tutti questi cablaggi e circuiti formavano quella che è conosciuta come una macchina a stati finiti, un sistema che ha uno scopo singolare nel dirigere le operazioni del computer. Circuiti separati erano responsabili della decodifica e della codifica delle istruzioni, mentre altri gestivano la logica o contavano le istruzioni su cui lavorava la CPU. Tutto è avvenuto in ordine, in cui il circuito logico sarebbe stato capovolto in un modo o nell’altro per indirizzare le istruzioni alla memorizzazione.
Un’istruzione viene recuperata e decodificata, quindi deve essere eseguita in ordine, una dopo l’altra fino al completamento. Nelle CPU meno recenti, l’istruzione dovrebbe eseguire l’intero processo e terminare il calcolo prima che inizi il successivo. Per accelerare l’elaborazione, le moderne CPU utilizzano le cosiddette pipeline, in cui ogni passaggio fa parte della pipeline. Mentre un’istruzione è nella parte di esecuzione della pipeline, un’altra è già in fase di decodifica e un’altra è in fase di recupero. Per gestire tutto questo, la centralina doveva svolgere anche il ruolo di multiplexer, in quanto prende più ingressi o uscite e li indirizza dentro e fuori la pipeline.
Man mano che le CPU dei computer continuavano ad avanzare, gran parte di questo cambiava radicalmente. L’uso del microcodice, piccoli programmi che si trovano in una memoria di sola lettura speciale ad alta velocità sulla CPU, ha preso il posto dei vecchi circuiti cablati. Questi programmi di basso livello si sono assunti il lungo lavoro di ricablaggio fisico di un’unità di controllo e hanno semplificato le modifiche all’architettura della CPU. I microprogrammi personalizzati dell’unità di controllo, creati durante la fase di progettazione della CPU, sono ciò che abilita l’architettura di un particolare tipo di CPU.
In generale, gran parte delle responsabilità dell’unità di controllo dipendono dall’architettura della CPU. Alcuni possono semplicemente recuperare, decodificare, coordinare l’esecuzione e dirigere l’output delle istruzioni. Altri possono avere responsabilità aggiuntive che comportano la traduzione, che può rallentare la CPU. In questi casi, l’unità di controllo può essere ulteriormente suddivisa in componenti succinti, come un’unità di pianificazione separata, o un’unità di pensionamento che si occupa di organizzare e memorizzare i risultati dall’unità di logica ritmica (ALU).