Cấu trúc máy tính - BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU)

Cấu trúc máy tính Chương BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU) 04/19/22 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Nội dung 3.1 Cấu trúc CPU 3.2 Tập lệnh 3.3 Hoạt động CPU 3.4 Các kỹ thuật tiên tiến xử lý 3.5 Kiến trúc Intel 04/19/22 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm 3.1 Cấu trúc CPU Chức : thực chương trình lưu nhớ cách lấy lệnh khảo sát - thực lệnh CPU gồm số phận tách biệt : Đơn vị điều khiển (CU) Đơn vị số học logic (ALU) Tập Thanh ghi (RF) Bộ điều khiển (Control Unit) lấy lệnh từ nhớ xác định kiểu lệnh Bộ luận lý số học (ALU) thực phép toán số học logic Bus bên Đơn vị nối ghép bus (BIU) 04/19/22 Bus bên Các ghi (Registers) : lưu kết tạm thời thông tin điều khiển CPU giao tiếp với phận khác máy tính thơng qua tuyến gọi Bus Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Đơn vị điều khiển (CU)  Thanh ghi lệnh Các cờ Clock Đơn vị điều khiển Các tín hiệu điều khiển bên CPU Các tín hiệu điều khiển đến bus hệ thống Các tín hiệu yêu cầu từ bus hệ thống Bus điều khiển 04/19/22 Chức  Điều khiển nhận lệnh từ nhớ đưa vào ghi lệnh  Tăng nội dung PC để trỏ sang lệnh  Giải mã lệnh nhận để xác định thao tác mà lệnh yêu cầu  Phát tín hiệu điều khiển thực lệnh  Nhận tín hiệu yêu cầu từ bus hệ thống đáp ứng với yêu cầu Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Đơn vị điều khiển (CU)   Thanh ghi lệnh  Các cờ Clock Đơn vị điều khiển Các tín hiệu điều khiển bên CPU  Các tín hiệu điều khiển đến bus hệ thống Các tín hiệu yêu cầu từ bus hệ thống Bus điều khiển 04/19/22   Clock: tín hiệu nhịp từ mạch tạo dao động bên Mã lệnh từ ghi lệnh đưa đến để giải mã Các cờ từ ghi cờ cho biết trạng thái CPU Các tín hiệu yêu cầu từ bus điều khiển Các tín hiệu điều khiển bên CPU:  Điều khiển ghi  Điều khiển ALU Các tín hiệu điều khiển bên CPU:  Điều khiển nhớ  Điều khiển mô-đun vào-ra Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Đơn vị số học logic Dữ liệu vào từ ghi Đơn vị số học logic (ALU) Các tín hiệu từ đơn vị điều khiển Dữ liệu từ ghi  Chức năng: Thực phép toán số học phép toán logic  Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo dấu  Logic: AND, OR, XOR, NOT, phép dịch bit Thanh ghi cờ 04/19/22 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Cổng logic Cổng NOT Còn gọi cổng đảo (Inverter), dùng để thực hàm đảo Y= A  Ký hiệu mũi tên chiều di chuyển tín hiệu vịng trịn ký hiệu đảo  A 04/19/22 Y A Y 1 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Cổng AND    Dùng thực hàm AND hay nhiều biến Cổng AND có số ngã vào tùy thuộc số biến ngã Ngã cổng hàm AND biến ngã vào Nhận xét: Ngã cổng AND mức cao tất ngã vào lên cao   A B 04/19/22 Khi có ngã vào = 0, ngã = bất chấp ngã vào lại Khi có ngã vào =1, ngã = AND ngã vào lại Y=A.B A B Y 0 0 1 0 1 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Cổng OR    Dùng để thực hàm OR hay nhiều biến Cổng OR có số ngã vào tùy thuộc số biến ngã Nhận xét: Ngã cổng OR mức thấp ngã vào xuống thấp  Khi có ngã vào =1, ngã = bất chấp ngã vào cịn lại  Khi có ngã vào =0, ngã = OR ngã vào lại A B 04/19/22 Y=A+ B A B Y 0 0 1 1 1 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm Cổng NAND     Là kết hợp cổng AND cổng NOT, thực hàm Y = A.B Ký hiệu cổng NAND (Gồm AND NOT, cổng NOT thu gọn lại vòng tròn) Tương tự cổng AND, cổng NAND ta dùng ngã vào làm ngã kiểm soát Khi ngã kiểm soát = 1, cổng mở cho phép tín hiệu logic ngã vào lại qua cổng bị đảo, ngã kiểm sốt = 0, cổng đóng, ngã ln Khi nối tất ngã vào cổng NAND lại với nhau, hoạt động cổng đảo A B 04/19/22 Y=A.B A B Y 0 1 1 1 Chương 3: Bộ xử lý trung tâm 10