BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ BÀI NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ

BÀI GIẢNG TIN HỌC CƠ SỞ BÀI NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ NỘI DUNG  Bộ xử lý hoạt động xử lý  Pipeline kiến trúc siêu vô hướng  Nguyên lý Von Neumann BỘ XỬ LÝ (CPU) CPU não máy tính CPU có chức phối hợp thiết bị máy để điều khiển máy tính thực lệnh theo chương trình định Ngồi số học logic điều khiển, CPU cịn có ghi (register) với tư cách nhớ chuyên dụng cho hoạt động xử lý lệnh KIẾN TRÚC MÁY TÍNH xxxxx ALU xxxxx xxxxx Thanh ghi lệnh PC Thanh ghi liệu CU CPU Thanh ghi lệnh IR [1064] [1068] ……… [2B00] ……… [A001] [A006] [A009] Bus địa Bus điều khiển Bus liệu BỘ NHỚ Thiết bị ngoại vi A1 64 10 68 10 A2 70 10 A3 74 10 CẤU TRÚC LỆNH ĐỊA CHỈ Lệnh địa (ít sử dụng) MÃ LỆNH ĐỊA CHỈ MÃ LỆNH ĐỊA CHỈ Lệnh địa MÃ LỆNH THANH GHI MÃ LỆNH ĐỊA CHỈ THANH GHI MÃ LỆNH THANH GHI THANH GHI Lệnh có thành phần địa chỉ, liệu ghi, thể từ mã lệnh MÃ LỆNH Lệnh khơng có thành phần địa Lệnh có thành phần ghi, thể từ mã lệnh Lệnh có thành phần địa chỉ, thành phần khác ghi, thể từ mã lệnh CHU TRÌNH LỆNH Đọc lệnh từ nhớ (Instruction Fetch) Thực lệnh (Execute) Giải mã lênh (Decode) Đọc liệu (Data Fetch) VÍ DỤ VỀ CHU TRÌNH LỆNH ĐỐI VỚI MÁY HAI ĐỊA CHỈ GIẢ ĐỊNH x = (b+ c).d R1 ← b + c R1 ← R1 x d x ← R1 [1064] b [1068] c [106C] a [1070] d [1074] x [A001] A1 64 10 68 10 Cộng số nhớ, ghi kết vào ghi R1 [A006] A2 70 10 Nhân ghi R1 với số nhớ, ghi vào ghi R1 [A009] A3 74 10 Lưu ghi R1 vào ô nhớ A2 70 10 12 A1 64 10 68 10 [1064] [1068] VÍ DỤ VỀ CHU TRÌNH LỆNH [A001] ALU Thanh ghi lệnh PC ADD Thanh ghi liệu CU [A006] [A001] Thanh ghi lệnh IR Bus địa Bus điều khiển [1064] [1068] ……… [2B00] ……… [A001] [A006] [A009] MEMORY Bus liệu Fetch (Instruction) Decode A1 64 10 68 10 A2 70 10 A3 74 10 Fetch (Data) Execute NGUYÊN LÝ VON NEUMANN    Nguyên lý điều khiển chương trình: máy tính thực cơng việc theo chương trình đưa vào nhớ Nguyên lý đảm bảo khả thực tự động để giải tốn máy tính điện tử Ngun lý truy cập qua địa chỉ: liệu chương trình khơng định giá trị mà thông qua địa nhớ Nguyên lý đảm bảo tính mềm dẻo chương trình, thể thuật tốn khơng phụ thuộc vào giá trị phát sinh chương trình Kiến trúc Von-Neumann nói kiến trúc máy tính thực phù hợp với nguyên lý Von Neumann PIPELINE    Trong máy tính đại, CPU tổ chức để song song hố nhiều cơng đoạn chu kỳ xử lý lệnh Khối ghi tổ chức phân cấp có khối lượng lớn (gọi cache) CPU không lấy lệnh nhớ mà lấy khối lệnh đặt sẵn cache để giảm thiểu thời gian truy cập nhớ nhiều lần Khi nhiều lệnh đưa lên cache thực lệnh, đồng thời đọc liệu cho lệnh thứ hai giải mã lệnh thứ theo thứ tự Cơ chế gọi pipeline (đường ống) CƠ CHẾ ĐOÁN TRƯỚC RẼ NHÁNH   Một lệnh rẽ nhánh liên quan tới điều kiện kiểm tra Nếu kết thực khối lệnh này, sai thực khối lệnh Điều không may là, đoạn lệnh nạp vào cache lại đoạn lệnh phải thực gây phải thay cache Cơ chế dự đoán rẽ nhánh phát triển gần cho phép dự báo rẽ nhánh với xác xuất 90% cho phép giảm thiểu việc truy xuất từ nhớ lên cache KIẾN TRÚC SIÊU VÔ HƯỚNG   Trong kiến trúc siêu vô hướng (superscala), việc xử lý lệnh cắt nhỏ nhiều lệnh xử lý đồng thời miễn không gây tranh chấp liệu Hai lệnh có tranh chấp liệu lệnh có sử dụng kết lệnh tạo Trong trường hợp bắt buộc phải tơn trọng thứ tự Sau xử lý liên kết kết xử lý thành phần Điều phức tạp xử lý dãy lệnh liên quan tới việc “gọi nhầm” dãy lệnh từ nhớ lên cache theo thứ tự bình thường tượng rẽ nhánh TỔNG KẾT  CPU đầu não máy tính, có khả thực lệnh phối hợp hoạt động thiết bị máy tính để xử lý theo chương trình định  Một số cải tiến pipeline, kiến trúc siêu hướng dự đoán rẽ nhánh giúp cho việc xử lý lệnh CPU song song hoá  Nguyên lý Von Neumann đảm bảo cho máy tính xử lý thông tin tự động CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Chức CPU thành phần CPU Nêu cấu trúc lệnh dùng lệnh có thành phần địa nhiều phép tốn thơng thường có nhiều đối tượng tham gia tính tốn Mơ tả hoạt động xử lý lệnh CPU Pipeline Thế chế siêu vô hướng Nêu ý nghĩa nguyên lý điều khiển theo chương trình Nêy ý nghĩa nguyên lý truy nhập theo địa CẢM ƠN ĐÃ THEO DÕI HẾT BÀI HỎI VÀ ĐÁP ... lệnh t? ?? nhớ lên cache theo thứ t? ?? bình thường t? ?ợng rẽ nhánh T? ??NG K? ?T  CPU đầu não máy t? ?nh, có khả thực lệnh phối hợp ho? ?t động thi? ?t bị máy t? ?nh để xử lý theo chương trình định  M? ?t số cải tiến... Hai lệnh có tranh chấp liệu lệnh có sử dụng k? ?t lệnh t? ??o Trong trường hợp b? ?t buộc phải t? ?n trọng thứ t? ?? Sau xử lý liên k? ?t k? ?t xử lý thành phần Điều phức t? ??p xử lý dãy lệnh liên quan t? ??i việc “gọi... máy t? ?nh điện t? ?? Ngun lý truy cập qua địa chỉ: liệu chương trình khơng định giá trị mà thơng qua địa nhớ Nguyên lý đảm bảo t? ?nh mềm dẻo chương trình, thể thu? ?t tốn khơng phụ thuộc vào giá trị