Giáo trình Kiến trúc máy tính: Phần 2

Chương6 THUC HIEN LENH MAY BEN TRONG BO XULi, CAP VI CHUONG TRINH '© TĨM TẮT CHƯƠNG Tạp lệnh máy mà hãng sẵn xuất xử lí trao cho người đùng thực lạnh mô Trong cấp máu vi chương trình, để thực lệnh nà, thưởng cđơn vị xử lí phải dịch chúng thành lệnh vĩ mơ, số hạn chế thao tác đơn gi thực trực tiếp phản cứng lóc: “số Công tới ghi, đơn vị điều khiển CŨ thành phần quen trọng phức tạp xử lí Việc khảo sắt q trình thực lệnh máy bên xử lí bớt đơn vị điểu khiển, nhớvà ghỉ thực qua "ngôn ngữ truyền thành ghỉ RTL, Đơn vị điều khiển CŨ cô thể thiết ke theo bai cách = on vị điều khiển ví chương tình hố, 46 lạnh phức tạp dịch thành í chương rnh Vì chương trình bao gồm tập hạn chế các, vi lệnh thao tóc đơn giỗn thực mạch điện lưqc số Rõ rồng q trình thự biện lệnh máy loại phổi khoảng thời gian cải mã lệnh, ~ Đơn vị điều khiển lưglc ngẫu nhiên, xử l thết kế cho mạch logic số “hiểu thực số nh máy khơng qua mã lạnh, Xuất phát từ dới thống kế thực tiến lệnh máy chương trình dẫn tớ loại xử Loại có tập lệnh phức tạp CISC, đồ gồm tập nh có cấu trúc phúc tạp muốn thực phải qua gii mã vi lònh Loại thịch hành tốc độ truy cặp nhớ cham ~ Loại có tập lệnh rút gọn RISC, tong xử lí thiết kế để thực số lệnh có cấu trúc đơn giản hơn, hay dùng không qua gi mẽ vi lệnh thường cỡ 2000 lnh) CCác tí xử í 80486 hay Pentium déu sit dung mot céch nh hoạt bai loại kiến trúc xử I này, có tăng cường kĩ thuật tiên tiến lỡ thuật đường ống, siêu đường ống, ng cường số gh nhớ cache nội © CAC TU KHOA Tiếng Việt + ngơn ngữ truyền ghi, mi thạo tác, tưởng toán hạng, pha tảm-rạp lệnh đơn vị điều khiển CŨ, đơn vị điều khiển vi chương trính hố, đơn vị “đều khiển lðgle ngẫu nhiên nh vĩ mô, ạnh vi mô, vỉ chương trnh, xử có lập lệnh phức tạp CISC xửlc tập lệnh rút gọn RISC, xử dường ống “Tiếng Ảnh : register transmission language, operand field, operation code fe, fetch phase, control unit CU, microprogrammable CU random logic CU macro-instruction, micro-instruction, miero-program complex instruction set computer CISC, reduced instruction set computer RISC, pipelining, 8.1 THỰC HIỆN LỆNH MAY BEN TRONG BỘ XỬ LÍ 6.1.1 Các thực lệnh, “Ta khảo vất tiết cách thức lầm việc đơn vị bên Xửlí Nhắc lạ xử í thực lệnh theo chuỗi bước sau mì-nạp lệnh từ nhớ vào ghỉ lệnh Chuyển ghỉ trỏ lệnh IP tỏ tối lệnh tếp theo Xác định loại lệnh vừa nạp `Nếu lệnh sử đụng đữ liệu ì xác định nơi chứa liệu ‘Tim nạp iệu vào ghỉ xử í (nến có) “Thực tỉ lnh Lưu cq vào vùng thích hợp 163 Trở lạ bước để bắt đầu thục lệnh B9 đến tươngnh Hổ Ha ws lee ba go sue enh le, oo 903 or Nên C6 thé quy ước cáchviết để biểu diễn q trình truyền thơng tin ¡ gi sgón ngữ Thanh oh el ns Ean PH Cletus nn đình 6.†- Các đường địa cịn *“y MP Ván ĐA “Thí dụ : [MAR] © (PC| có nghĩa truyền (sao chép, copy) nội dung cia ghỉ đếm chương trình vào ghi địa nhớ MAR, lưu ý cquá trình nội dung ghi PC không thay đổi [PC] < [PC] + cổ nghĩa : tăng noi dung cia PC en IMS(20)] «- [PC] có nghĩa : chếp nội dung PC vào vùng nhớ 20 nhớ 4) O trình đọc lệnh : Nội đung ghỉ đếm chương trinh PC (Program 'Counler) địa lệnh Để chạy lễnh, đấu tiên tội dụng cia thank ghi chuyển vào ghỉ địa nhớ MAR (tức [MAR) «—|PC|) Khi truyền xong, nội dụng PC tự động tăng lên IPC]©— [PC] + 1) Thanh ghi địa nhớ MAR chứa địa mot vùng nhớ MS, số liệu đọc/tiế Tiếp thực chu trình đọc, mã lệnh cần thực đọc từ nhớ truyền tới ghỉ đệm nhớ MBR ([MBR]—-[MS[MAR])) Thanh ghỉ MBR nơi lưu giữ tam thời lệnh liệu nhận từ nh chu kì đọc số liệu ruyền từ xử chu ki viết tả “Tiếp theo, lệnh chuyển từ MIB§ tới ghỉ lệnh IR, Ở phản biệt thành trường Mỗi trường từ mà bịt nhóm với thành thực thể lôgic Một trường IR chia md ton hay la ma thao tac thường viết tất op~codc (operAtion code), để báo cho xử lí biết phép tốn (hay thao tác) thực Trường khúc gọi "rường toán hạng chứa địa số liêu dùng thực lệnh Đơi trường tốn hạng bỏ vi khong phải tất mã thao tác cẩn liệu vùng đố nhớ Các lệnh dang mõ tả thuộc lớp lệnh địa Nếu lệnh cân hai liệu, ta có lệnh hai địa chỉ, v.v Dom vị điều khiển CŨ lấy mã thao tá từ IR với dòng xung nhịp đồng hổ phát tín hiệu điều khiển tí phần xử lí 'Đơn vị điều khiển cổ trách nhiệm chuyển nội dung đếm chương trình vio MAR, thực chu kì đọc chuyển nội dung cia MBR tới, “Chuỗi hoạt động kể trên, lệnh chuyển từ nhớ: tới ghỉ lệnh gọi giai đoạm từn-nạp lệnh (fetch phase) Trong giai Tênh đọc từ nhớ giải mã đơn vị điều khiển Giai đoạn tìm nạp lệnh tiếp nối giai đoạn thực thị lệnh đơn vị CCU phát tất củ tín hiệu cấn thiết để thực lệnh Đơn vị điều khiển CÚ phần phức tạp xử lí Dưới liệt kế chuối lạnh xảy giai đoạn tìm—nạp lệnh, FETCH nhãn nơi bắt đầu “một chu kì tìm-nạp lệnh, IR(op-code) có nghĩa tường mã thảo tác ghi lệnh copy PC 16i MAR Fetch (MAR] « [PC] PC lên Ì tng (Pcl ô (PC)+1 ] c lnh â- [MSMAR))| [MBR tới R, chuyển UR} ©(MBR] CU © [IR(op-code)) 1) Đường số liệu xử lỉ ‘Tuy theo loại xử lí mà ta cố loại lnh địa lênh địa lệnh địa Hình 6.2 sơ đổ xử lí kể thêm vào đường số 165 Hậu để xế Mong giai đoạn tực tỉ — [ĐỆ len, Hình ày ứng xố lo lạnh dịc chị, Họng đổ ta thêm vào thình = hi $6 ligu DO va dom vi logic ALU tinh số học mm I tam um I: Cae) | ren guy = T Thanh ghỉ số liêu gilt ede Ket quit mara trùng gian tạm thơi rong q tinh tính tốn Thanh ghỉ số iệu cần thiết trongcác máy tính loại | dia chi ce thuậ tốn (hí đụ, +, =, °,/) xảy nến — TẾ Ÿ lột toán hạng phân biệt bối lệnh =e eae dược tưệc ti thánh ghỉ số liệu Suờn “Tnhảu đâu iếntCU uy loán hạng bạn đâu Hinh 62.Các đường đa cỉvà Thanh ghi số lệu gọi thank gh seh lg (accumulator “Thí dụ ta cộng nội dụng vùng nhớ 1234 tới ghi tích lu, xổ liệu ghỉ thay thể nội đung trước cộng với đung vùng 1334 cho bổi lệnh [ALU thye tất phép tính lưgic số học Các toán tử lðgic số học áp lên nội dung ghi tich luÿ cia MBR Lối ALU quay ngược lại tới thánh ghỉ Hãy lấy thí dụ lnh có địa chỉ: Giả sứ tà cần chạy chương trình đơn giản : P = Q + R Dấu "+" có học, Nhớ Ð,Q R kí hiệu tên gắn cho vùng chứa biến ưong nhớ MOY DO Q : nap ght D0 nội dung vùng nhớQ ADD DO R : cộng nội dung vùng nhớ R vào ghỉ D0 MOV P, DO: cit noi dung ghi DO vio ving P Cổ chuối hoạt động thực giai doan tim-nap vi thực lệnh lệnh ADD D0,R Các hoạt động cho ta biết thực xự xảy xử lí, Hai thảo tác biểu thị wong | dõng chạy đồng thời Các thao tác Hong dạng [PC]