TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHE IT012 – TỔ CHỨC VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH II CHƯƠNG 9 BỘ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH 1 Nội dung Vi kiến trúc Datapath Câu hỏi và Bài tập 2 IT012[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH IT012 – TỔ CHỨC VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH II CHƯƠNG BỘ XỬ LÝ Nội dung Kiến trúc Vi kiến trúc Vi kiến trúc Datapath Câu hỏi Bài tập Luận lý Mạch số IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính Vi kiến trúc (1/2) • Kiến trúc Máy tính bao gồm thành phần chính: Kiến trúc tập lệnh (ISA): Quy định máy tính làm việc gì? Lệnh Vi kiến trúc (Tổ chức Phần cứng Máy tính): Quy định máy tính làm việc nào? Hiện thực ISA Hệ thống Máy tính: Quy định thành phần máy tính phối hợp hệ thống điện toán nào? Ảo hóa, Quản lý Bộ nhớ, Xử lý Đồ họa… IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính Vi kiến trúc (2/2) • Về chức năng, Vi kiến trúc tổ chức phần cứng dùng để thực tập lệnh máy tính • Về cấu tạo, Vi kiến trúc chia thành khối: Khối đường liệu (datapath): Thực thi lệnh Lưu trữ: Bộ nhớ lệnh, Bộ nhớ liệu, Tập ghi, … Truyền/nhận: Các đường tín hiệu liệu, địa chỉ, điều khiển Xử lý: ALU, Bộ so sánh, Mux, Bộ mở rộng dấu, Bộ dịch, … Khối điều khiển (control unit): Điều khiển datapath hoạt động Dựa opcode lệnh trạng thái datapath IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính Datapath (1/9) – Chu thi lệnh • Datapath dùng để thực thi lệnh! Một lệnh thực thi nào? Chu thi lệnh! Nạp lệnh Giải mã Giải mã lệnh Thực thi Truy xuất Bộ nhớ Lưu kết • Bộ nhớ liệu • Tập ghi • Bộ nhớ lệnh • Tập ghi • ALU • Bộ nhớ liệu • Bộ so sánh • PC • Mở rộng dấu IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính Datapath (2/9) – Nạp lệnh • Lệnh cần nạp lưu Bộ nhớ lệnh • Địa lệnh cần nạp lưu ghi PC Tăng PC lên để chuẩn bị nạp lệnh -> cần thêm cộng I O ADDR DATA_RD IMEM PC + IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính Datapath (3/9) – Giải mã lệnh – Định dạng lệnh • Dựa vào opcode để xác định định dạng lệnh [31:26] ADDR DATA_RD [25:21] rs [20:16] rt ADDR IMEM DATA_RD [31:26] opcode [25:21] rs [20:16] rt ADDR IMEM [15:11] [10:6] [5:0] [31:26] opcode DATA_RD IMEM [15:0] rd opcode immediate shamt funt IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính [25:0] address Datapath (4/9) – Giải mã lệnh - Nạp tốn hạng • Dựa vào định dạng lệnh mà nạp toán hạng tương ứng [31:26] [31:26] opcode [25:21] rs [20:16] rt ADDR_RDA opcode [25:21] rs [20:16] rt ADDR_RDB [15:11] [10:6] [5:0] rd DATA_A REG FILE ADDR_RDB DATA_B ADDR_RDB DATA_A REG FILE ADDR_WR DATA_B [15:11] shamt DATA_WR DATA_WR funt immediate ADDR_RDA IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính SignExtend Datapath (5/9) – Nạp toán hạng: beq/bne [31:26] I opcode [25:21] rs [20:16] rt ADDR_RDA O PC + ADDR_RDB DATA_A REG FILE ADDR_WR DATA_B [15:11] DATA_WR immediate SignExtend IT012 – Tổ chức Cấu trúc Máy tính