CHƯƠNG 4 MỨC VI LẬP TRÌNH ppt

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 1 /87 CHƯƠNG 4 MỨC VI LẬP TRÌNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 2 /87 THANH GHI  Chức năng và đặc điểm:  Tập hợp các thanh ghi nằm trong BXL  Chứa các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động ở thời điểm hiện tại của BXL  Như là mức đầu tiên của hệ thống nhớ  Tùy thuộc vào BXL cụ thể  Số lượng thanh ghi nhiều → tăng hiệu năng của BXL  Có hai loại thanh ghi  Các thanh ghi lập trình được  Các thanh ghi không lập trình được BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 3 /87 THANH GHI  Một số thanh ghi điển hình  Các thanh ghi địa chỉ  Bộ đếm chương trình (Program Counter)  Con trỏ dữ liệu (Data Pointer)  Con trỏ ngăn xếp (Stack Pointer)  Thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số (Base Register & Index Register)  Các thanh ghi dữ liệu  Thanh ghi trạng thái (thanh ghi cờ) BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 4 /87 THANH GHI  Thanh ghi địa chỉ  Chương trình mã máy đang thực hiện chiếm 3 vùng nhớ khác nhau trong bộ nhớ: vùng lệnh, vùng dữ liệu, vùng ngăn xếp  Vùng lệnh: chứa các lệnh của chương trình, do Thanh ghi bộ đếm chương trình quản lý.  Vùng dữ liệu: chứa dữ liệu, do thanh ghi con trỏ dữ liệu quản lý  Vùng ngăn xếp: chứa địa chỉ CTC, ngắt, phục vụ thực hiện rẽ nhánh, do thanh ghi con trỏ ngăn xếp quản lý BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 5 /87 THANH GHI  Bộ đếm chương trình  Còn gọi là con trỏ lệnh IP (Instruction Pointer), quản lý địa chỉ vùng lệnh  Giữ địa chỉ của lệnh tiếp theo sẽ được nhận vào  Sau khi lệnh được nhận vào, nội dung PC tự động tăng để trỏ sang lệnh kế tiếp BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 6 /87 THANH GHI  Minh họa bộ đếm chương trình . . . Lệnh Lệnh Lệnh Lệnh sẽ được nhận vào Lệnh kế tiếp Lệnh Lệnh . . . PC BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 7 /87 THANH GHI  Thanh ghi con trỏ dữ liệu  Chứa địa chỉ của ngăn nhớ dữ liệu mà BXL cần truy nhập . . . Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu DL cần đọc/ghi Dữ liệu Dữ liệu . . . DP BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 8 /87 THANH GHI  Con trỏ ngăn xếp  Ngăn xếp (Stack):  Là vùng nhớ có cấu trúc LIFO  Đáy ngăn xếp là một ngăn nhớ xác định  Đỉnh ngăn xếp có thể bị thay đổi  Con trỏ ngăn xếp SP:  SP trỏ vào ngăn nhớ đỉnh ngăn xếp  Cất thêm thông tin vào ngăn xếp → SP giảm  Lấy thông tin từ ngăn xếp → SP tăng  Khi ngăn xếp rỗng → SP trỏ vào đáy BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 9 /87 THANH GHI Đỉnh Stack Đáy Stack SP C Ê t v µ o L Ê y r a ChiÒu t¨ng cña ®Þa chØ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 10 / 87 THANH GHI  Thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số  Thanh ghi cơ sở: chứa địa chỉ của ngăn nhớ cơ sở (ngăn nhớ gốc tương đối), còn gọi: địa chỉ đoạn (segment)  Thanh ghi chỉ số: chứa độ lệch của địa chỉ giữa ngăn nhớ mà BXL cần truy nhập so với ngăn nhớ cơ sở, còn gọi: địa chỉ offset [...]... dụ về mức vi chương trình, chúng ta cần nghiên cứu kiến trúc của mức máy thông thường, mức này sẽ được hỗ trợ bởi một trình thông dịch chạy trên máy mức 1 - Mức Vi chương trình 4. 3.1 Kiến trúc mức máy thông thường - Vĩ kiến trúc 4. 3.2 Vấn đề đánh địa chỉ bộ nhớ chính và bộ nhớ ngăn xếp 4. 3.3 Tập vĩ chỉ thị BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 30 / 4. 3.1 Kiến trúc mức máy thông thường - Vĩ kiến trúc  Trình. ..  Trình thông dịch chạy trên máy mức 1 (Gọi là Mic-1)- Mức Vi chương trình  Gọi kiến trúc của các máy ở mức 2 và 3 là vĩ kiến trúc (macroarchitecture) cho tương phản với kiến trúc ở mức 1 đã được gọi là vi kiến trúc (microarchitecture) Gọi máy mức 2 là Mac-1  Trong chương này các chỉ thị bình thường như ADD, MOVE và các chỉ thị khác của mức máy thông thường (máy mức 2) sẽ được gọi là vĩ chỉ thị BỘ... ENC=0: Không cất Tổng số bit tín hiệu = 22 bit BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 21 / 4. 2.2 Vi chỉ thị: khuôn dạng gồm 13 trường BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 22 / 4. 2.3 Vi c định thời vi chỉ thị  Là vi c định trình tự xảy ra các sự kiện trong quá trình thực hiện một vi chỉ thị  Một chu kỳ ALU cơ sở bao gồm vi c: 1 Nạp vi chỉ thị tiếp theo sẽ được thi hành vào MIR 2 Mở cổng các thanh ghi tạm đi vào... định; nạp MAR nếu cần thiết 4 Khi giá trị ra của shifter ổn định, chứa giá trị trên bus C vào bộ nhớ tạm và nạp cho MBR nếu vi c này cũng được yêu cầu   sử dụng một đồng hồ 4 pha (có 4 chu kỳ con) BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 23 / 4. 2.3 Vi c định thời vi chỉ thị  Bộ nhớ điều khiển (Control Store):    Chứa vi chương trình Dung lượng 256x32 Chu kỳ con thứ nhất: nạp vi chỉ thị trỏ bởi MPC cho... 27 / 4. 2 .4 Sự định trình tự các vi chỉ thị    Đó là vi c chọn vi chỉ thị tiếp theo: tuần tự hay nhảy (Jump) Trường COND sẽ xác định thực hiện:  Tuần tự: MPC+1  Rẽ nhánh: ADDR Có 4 cách lựa chọn vi chỉ thị tiếp theo, chỉ ra bằng trường COND như sau: 0 = Không nhảy 1 = Nhảy tới ADDR nếu N =1 2 = Nhảy tới ADDR nếu Z =1 3 = Nhảy tới ADDR vô điều kiện BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 28 / 4. 2 .4 Sự... năng, có thể được sử dụng theo ý của người lập vi chương trình BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 18 / 4. 2.2 Vi chỉ thị - microinstruction   Các tín hiệu để điều khiển đường dữ liệu gồm 9 nhóm:  16 tín hiệu để điều khiển vi c nạp cho bus A từ bộ nhớ tạm (có 16 thanh ghi)  16 tín hiệu để điều khiển vi c nạp cho bus B từ bộ nhớ tạm  16 tín hiệu để điều khiển vi c nạp cho bộ nhớ tạm từ bus C  2 tín hiệu... MÁY TÍNH – KHOA 24 / 4. 2.3 Vi c định thời vi chỉ thị  Chu kỳ con thứ hai: Đơn vị Increment tính MPC+1; Các trường của MIR bắt đầu điều khiển đường dữ liệu:  A decoder và B decoder thực hiện giải mã  2/16 thanh ghi được chọn mở cổng đổ dữ liệu vào bus A và bus B  A latch và B latch chốt dữ liệu ở đầu vào và đưa dữ liệu ra  BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 25 / 4. 2.3 Vi c định thời vi chỉ thị  Chu... MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 14 / 4. 2.1 Đường dữ liệu  Đường dữ liệu là một phần của CPU, nó có chứa ALU, các đầu vào và đầu ra  Thí dụ trên hình vẽ:  16 thanh ghi 16 bit giống nhau tạo nên một bộ nhớ tạm chỉ truy cập được ở mức vi chương trình  Thanh ghi đưa nội dung ra: bus A, bus B hoặc đồng thời cả 2 bus  Nạp vào thanh ghi: từ bus C  ALU (16 bit) có thể thực hiện 4 chức năng: A+B, A A AND B,... dịch, giá trị này cũng có thể đồng thời được chứa vào một trong các thanh ghi của bộ nhớ tạm M2 và M3 điều khiển vi c đọc và ghi bộ nhớ AMUX: bộ dồn kênh để chọn dữ liệu đưa vào ALU từ A latch hay từ MBR  A0 điều khiển AMUX BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 17 / 4. 4.2 Thí dụ về một vi chương trình  Các thanh ghi:  PC, AC và SP  IR: Thanh ghi lệnh  TIR (Temporary IR): chứa tạm thời bản sao của IR dùng... chỉ thị của chương trình) BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA 33 / 4. 3.2 Vấn đề đánh địa chỉ bộ nhớ chính và bộ nhớ ngăn xếp  Các mode địa chỉ:  Các chỉ thị mode địa chỉ trực tiếp: có chứa một địa chỉ bộ nhớ 12 bit, đánh được địa chỉ của toàn bộ 40 96 từ trong bộ nhớ Những chỉ thị như vậy cần phải có để truy cập các biến toàn cục  Các chỉ thị mode gián tiếp: (12 bit) cho phép người lập trình tính địa . lập vi chương trình. BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 19 / 87 4. 2.2 Vi chỉ thị - microinstruction  Các tín hiệu để điều khiển đường dữ liệu gồm 9 nhóm:  16 tín hiệu để điều khiển vi c. BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 1 /87 CHƯƠNG 4 MỨC VI LẬP TRÌNH BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 2 /87 THANH GHI  Chức năng và đặc điểm:  Tập. hay từ MBR  A0 điều khiển AMUX. BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH – KHOA ĐIỆN TỬ 18 / 87 4. 4.2 Thí dụ về một vi chương trình  Các thanh ghi:  PC, AC và SP  IR: Thanh ghi lệnh.  TIR (Temporary IR):