slide tìm hiểu về cấu trúc và chức năng của bộ vi xử lý trong máy tính

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA VI XỬ LÝ NỘI DUNG CHÍNH  Cấu trúc CPU.  Thanh ghi. CẤU TRÚC CPU  Nhiệm vụ của CPU:  Lấy lệnh  Giải mã lệnh  Lấy dữ liệu  Xử lý dữ liệu  Ghi dữ liệu CPU VÀ HỆ THỐNG BUS CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA CPU THANH GHI  CPU cần có 1 không gian làm việc(lưu trữ tạm thời) gọi là thanh ghi.  Số lượng và chức năng của thanh ghi khác nhau giữa các thiết kế vi xử lý.  Là 1 thành phần quyết định chủ yếu các thiết kế.  Là mức cao nhất của hệ thống phân cấp bộ nhớ. THANH GHI NGƯỜI DÙNG CÓ THỂ NHÌN THẤY  Thanh ghi đa năng.  Thanh ghi đoạn  Thanh ghi con trỏ  Thanh ghi chỉ số  Thanh ghi cờ THANH GHI ĐA NĂNG (thanh ghi dữ liệu )(1)  Là các thanh ghi 16 bit,chia ra làm 2 nửa cao và thấp gồm các thanh ghi 8 bit : AL,AH,BL,BH,CL,CH,DL,DH  Có thể định địa chỉ một cách độc lập  AX:là thanh ghi chứa kết quả các thao tác : nhân,chia,1số lệnh chỉnh dữ liệu  BX:là thanh ghi cơ sở chứa địa chỉ lệnh của ô nhớ trong đoạn DS  CX:là thanh ghi đếm  DX :dùng cùng với AX trong nhân chia các số 16 bit,hay dung để chứa các địa chỉ cổng vào ra dữ liệu trực tiếp THANH GHI ĐA NĂNG (ví dụ)  ADD 3,4 Kết quả nằm trong thanh ghi AL  MOV AX, 24H ; gán AX= 24h MOV BX, 1234H; gán BX =1234H ADD AX, [ BX]; cộng AX với địa chỉ của ô nhớ BX THANH GHI ĐOẠN  Gồm các thanh ghi 16bit :CS,DS,SS,ES  Dùng để định địa chỉ đoạn vùng nhớ 1MB bằng cách chia thành 16đoạn 64KB  Phạm vi 0 =>FFFFF =2 20 địa chỉ/ô nhớ [...]... HOẠT ĐỘNG CỦA PIPELINE TÁC ĐỘNG CỦA RẼ NHÁNH CÓ ĐIỀU KIỆN VÀO PIPELINE Nguy hiểm Pipeline  Pipeline, hoặc 1 vài đoạn của pipeline, phải được ngăn  Các loại nguy hiểm  Resource  Data  Control NGUY HẠI VỀ TÀI NGUYÊN  Hai hoặc nhiều lệnh trong pipeline cần sử dụng tài nguyên  Thực hiện nối tiếp thay vì song song trong mỗi phần của đường ống  Còn được gọi là nguy hiểm về cấu trúc Nguy hại về dữ liệu... của PC được copy sang MBR Vị trí đặc biệt của bộ nhớ đưa tới MAR MBR ghi tới bộ nhớ PC được tải với địa chỉ của chương trình điều khiển ngắt Lệnh tiếp theo(là lệnh đầu tiên của chương trình ngắt) có thể được lấy LUỒNG DỮ LIỆU ( SƠ ĐỒ NGẮT) TÌM NẠP  Lấy địa chỉ của bộ nhớ chính  Sự thi hành thường không được đưa tới bô nhớ chính  Có thể lấy lệnh tiếp theo trong khoảng thời gian đó  Sự thi hành của. .. blocks (khối điều khiển xử lý) Interrupt Vectors (vector ngắt) Thiết kế CPU và thiết kế hệ điều hành có liên kết chặt chẽ VÍ DỤ CẤU TẠO THANH GHI CHU KỲ GIÁN TIẾP  Có thể yêu cầu truy cập bộ nhớ để lấy toán hạng  Địa chỉ gián tiếp đòi hỏi truy cập bộ nhớ nhiều hơn  Có thể được coi như thêm chu kỳ lệnh nhỏ CHU KỲ LỆNH GIÁN TIẾP LUỒNG DỮ LIỆU( LẤY LỆNH)  Phụ thuộc vào thiết kế của CPU  Fetch(LẤY)... Nguy hại về dữ liệu  Tranh chấp trong vi c tiếp cận một vị trí toán hạng  Hai lệnh được thực hiện theo thứ tự  Cả hai truy cập vào một bộ nhớ riêng hoặc thanh ghi toán hạng  Nếu theo thứ tự không có vấn đề gì xảy ra  Nếu trong một đường ống dẫn, giá trị toán hạng có thể được cập nhật để xuất kết quả khác nhau từ thực hiện tuần tự nghiêm ngặt SƠ ĐỒ NGUY HẠI VỀ DỮ LIỆU CÁC LOẠI NGUY HIỂM DỮ LIỆU... ghi hoặc bộ nhớ Nguy hiểm nếu đọc trước khi ghi được hoàn tất Ghi sau đọc   Kế tiếp lệnh ghi vào vi trí   1 lệnh đọc vị trí thanh ghi hoặc bộ nhớ Nguy hiểm nếu ghi hoàn tất trước đọc Ghi sau ghi  Cả 2 lệnh ghi vào cùng 1 vị trí  Nguy hiểm nếu ghi theo trình tự ngược lại SƠ ĐỒ NGUY HIỂM TÀI NGUYÊN NGUY HIỂM ĐIỀU KHIỂN  Còn gọi là nguy hiểm rẽ nhánh  Pipeline tạo ra quyết định sai về dự báo... ở phía bên phải nhất của MBR được di chuyển tới MAR  Đơn vị điều khiển thì yêu cầu bộ nhớ đọc  Kết quả (địa chỉ của toán hạng) đưa tới MBR LUỒNG DỮ LIỆU (sơ đồ lấy lệnh) LUỒNG DỮ LIỆU (sơ đồ lấy lệnh gián tiếp) LUỒNG DỮ LIỆU ( THI HÀNH)  Cho phép lấy nhiều dạng  Phụ thuộc vào lệnh đang thi hành  Có thể bao gồm  Bộ nhớ đọc/ghi  Input/Output  Thanh ghi truyền  Toán hạng ALU LUỒNG DỮ LIỆU ( NGẮT)... của lệnh tiếp theo  Địa chỉ thì được di chuyển tới MAR  Hàng địa chỉ trên bus địa chỉ  Đơn vị điều khiển thì yêu cầu bộ nhớ đọc  Hàng kết quả trên bus dữ liệu, được copy tới MBR sau đó tới IR  Trong khi đợi lấy lệnh tiêp theo PC tăng lên mức 1 LUỒNG DỮ LIỆU ( LẤY DỮ LIỆU)  Thanh ghi IR được kiểm tra  Nếu địa chỉ gián tiếp thì chu kỳ lệnh gián tiếp được thi hành  N bit ở phía bên phải nhất của. .. thời gian đó  Sự thi hành của dòng lệnh  Lệnh tìm nạp được gọi CẢI THIỆN HIỆU SUẤT  Nhưng không tăng gấp đôi:  Tìm nạp thường ngắn hơn so với thực hiện    Nạp trước nhiều hơn 1 lệnh Bất kỳ nhảy hoặc nhánh có nghĩa là lệnh tìm nạp trước không phải là lệnh yêu cầu Thêm nhiều giai đoạn để cải thiện hiệu suất Pipelining  Lấy lệnh  Giải mã lệnh  Tính toán các toán hạng  Lấy toán hạng  Thi hành... theo trình tự ngược lại SƠ ĐỒ NGUY HIỂM TÀI NGUYÊN NGUY HIỂM ĐIỀU KHIỂN  Còn gọi là nguy hiểm rẽ nhánh  Pipeline tạo ra quyết định sai về dự báo nhánh  Lệnh đưa vào pipeline sau đó phải được loại bỏ  Xử lý rẽ nhánh:  Nhiều luồng  Tìm nạp trước mục tiêu rẽ nhánh  Vòng đệm  Dự đoán rẽ nhánh  Làm trễ rẽ nhánh ...THANH GHI CON TRỎ  Chứa địa chỉ bên trong của đoạn(gọi là địa chỉ lệch)  Địa chỉ lệch :là độ lệch so với địa chỉ đầu đoạn  Gồm các thanh ghi 16bit :BP,SP,IP THANH GHI CHỈ SỐ  SI: thanh ghi chỉ số nguồn  DI: thanh ghi chỉ số đích THANH GHI CỜ  CF cờ nhớ , PF cờ kiểm tra chẵn lẻ  AF cờ phụ, SF cờ dấu  ZF cờ rỗng, OF cờ tràn  …  Dùng để ghi kết quả của các lệnh kiểm tra so sánh,thực hiện . CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA VI XỬ LÝ NỘI DUNG CHÍNH  Cấu trúc CPU.  Thanh ghi. CẤU TRÚC CPU  Nhiệm vụ của CPU:  Lấy lệnh  Giải mã lệnh  Lấy dữ liệu  Xử lý dữ liệu  Ghi dữ liệu CPU. CPU THANH GHI  CPU cần có 1 không gian làm vi c(lưu trữ tạm thời) gọi là thanh ghi.  Số lượng và chức năng của thanh ghi khác nhau giữa các thiết kế vi xử lý.  Là 1 thành phần quyết định chủ yếu. một bit CÁC THANH GHI KHÁC  Có thể thanh ghi trỏ tới  Process control blocks (khối điều khiển xử lý)  Interrupt Vectors (vector ngắt)  Thiết kế CPU và thiết kế hệ điều hành có liên kết chặt