bài giảng môn học cấu trúc máy tính bài 8 vi tác vụ

VI TÁC VỤ VI TÁC VỤ @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI  Một hệ thống số là một kết nối các đơn thể phần cứng nhằm thực hiện một tác vụ xử lý thông tin nào đó.  Các đơn thể được tạo từ các thành phần số như thanh ghi, mạch giải mã, các phần tử tính toán.  Tác vụ xử lý dữ liệu lưu trên thanh ghi gọi là một vi tác vụ . @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) Kết quả vi tác vụ có thể thay thế dữ liệu đã lưu trước đó hoặc chuyển qua thanh ghi khác.  Ví dụ các vi tác vụ: dịch, đếm, xóa và nạp.  Một số thanh ghi đã xét trước đây được dùng cho vi tác vụ.  Ví dụ mạch đếm nạp song song có thể thực hiện vi tác vụ tăng và nạp.  Thanh ghi dịch 2 chiều có khả năng thực hiện các vi tác vụ dịch phải và trái. @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt)  Thường có 4 loại vi tác vụ: - Vi tác vụ thanh ghi chuyển thông tin nhị phân từ thanh ghi này qua thanh ghi khác. - Vi tác vụ số học thực hiện các phép tính số học với dữ liệu số trên thanh ghi. - Vi tác vụ luận lý thực hiện các tác vụ thao tác bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi. - Vi tác vụ dịch thực hiện các tác vụ dịch dữ liệu trên thanh ghi. @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt)  Có thể mô tả dãy vi tác vụ bằng lời, nhưng thường dài dòng.  Thường dùng ký hiệu phù hợp để mô tả.  Quy tắc thông dụng: - Các thanh ghi được ghi bằng chữ hoa (đôi khi kèm theo một số) thể hiện chức năng của nó. - Ví dụ: MAR – thanh ghi lưu địa chỉ bộ nhớ PC – thanh ghi đếm chương trình. IR – thanh ghi lệnh. R1 – thanh ghi xử lý (các mạch lật trong thanh ghi n-bit được đánh số từ 0 đến n- 1 tính từ phải qua trái) @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) Lược đồ khối thanh ghi @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt)  Mệnh đề (hoặc vi lệnh) chuyển thanh ghi R1 sang R2 (dùng toán tử thay thế ←), R1 không đổi: R2 ← R1  Mệnh đề IF – Then với P là tín hiệu điều khiển (khi P =1 truyền R1 sang R2): If (P =1) then (R2 ← R1)  Dùng hàm điều khiển (là biến boolean) có trị 1 hoặc 0, khi P =1, truyền R1 sang R2: P: R2 ← R1 @IT @IT @IT @IT TRUYỀN QUA BUS  Bus là một tập các đường truyền dẫn các tín hiệu từ nơi này sang nơi khác.  Thường dùng bus chung cho mọi thanh ghi và tín hiệu điều khiển sẽ xác định thanh ghi nào được truyền. @IT @IT @IT @IT TRUYỀN QUA BUS (tt)  Bảng trên cho thấy thanh ghi nào được truyền lên Bus qua điều khiển của S 1 S 0 @IT @IT @IT @IT TRUYỀN QUA BUS (tt)  Tổng quát hệ thống Bus dùng cho k thanh ghi n-bit sẽ có n mạch dồn k-1.  Ví dụ Bus cho 8 thanh ghi 16-bit cần 16 mạch dồn 8-1 với 3 đường chọn.  Để truyền từ Bus vào thanh ghi phải nối Bus với đường nhập của thanh ghi và có tín hiệu điều khiển nạp.  Như vậy muốn truyền từ thanh ghi này qua thanh ghi kia (R1 ← C) phải thực hiện: Bus ← C, R1 ← Bus [...]... khác nhau @IT @IT MẠCH SỐ HỌC Bảng hàm mạch số học @IT @IT VI TÁC VỤ LUẬN LÝ  Vi tác vụ luận lý là tác vụ nhị phân trên chuỗi bit trong thanh ghi  Có 16 tác vụ luận lý khác nhau thực hiện trên 2 biến nhị phân, vì với 2bit sẽ có 22 = 4 tổ hợp 00, 01, 10, 11 và 24 = 16 tổ hợp trị tính được từ 4 tổ hợp trị biến  Bảng sau cho thấy 16 trị luận lý tính từ 2 bit @IT @IT VI TÁC VỤ LUẬN LÝ Bảng chân trị... @IT @IT VI TÁC VỤ LUẬN LÝ Mười sáu vi tác vụ luận lý @IT @IT MẠCH THỰC HIỆN VI TÁC VỤ LL  Chỉ cần các cổng AND, OR, XOR và bù để thực hiện các phép tính trên  Một phần mạch dùng cho 1-bit, với thanh ghi n-bit sẽ cần n mạch như vậy  Mỗi mạch gồm 4 cổng cho 4 phép tính luận lý và một mạch dồn, các ngõ nhập chọn S1, S0 giúp chọn phép tính @IT @IT Ứng dụng     Các vi tác vụ cho phép thao tác riêng... ngoài gọi là tác vụ đọc, đưa thông tin mới vào bộ nhớ gọi là vi t (ghi) Đặt M là ký hiệu của một từ nhớ Trước khi truyền phải xác định địa chỉ của M, đặt AR là thanh ghi chứa địa chỉ của từ nhớ và DR là thanh ghi nhận thông tin đọc từ M Ký hiệu: Read: DR ← M[AR] Tác vụ truyền nội dung thanh ghi R1 vào M (tác vụ vi t) có địa chỉ trong thanh ghi AR Ký hiệu: Write: M[AR] ← R1 @IT @IT VI TÁC VỤ SỐ HỌC  Mạch... ghi R1 vào M (tác vụ vi t) có địa chỉ trong thanh ghi AR Ký hiệu: Write: M[AR] ← R1 @IT @IT VI TÁC VỤ SỐ HỌC  Mạch cộng nhị phân: Để cài đặt vi tác vụ cộng với phần cứng cần có các thanh ghi và mạch thực hiện phép cộng số học Vi tác vụ số học @IT @IT VI TÁC VỤ SỐ HỌC (tt) Mạch cộng nhị phân 4 bit @IT @IT MẠCH CỘNG TRỪ NHỊ PHÂN    Phép cộng và trừ có thể kết hợp vào một mạch bằng cách thêm cổng XOR... 1111 ∨B = 1001 0000 A = 0000 1010 A = 1001 1010 @IT @IT Ứng dụng (tt)  Tác vụ Xóa, so sánh A và B, kết quả bằng 0 nếu A = B: A←A⊕B A = 1010 B = 1010 A = 0000 @IT @IT VI TÁC VỤ DỊCH  Dùng để truyền tuần tự dữ liệu hoặc phối hợp với tác vụ số học, luận lý và tác vụ khác  Nội dung thanh ghi dịch qua trái hoặc qua phải  Cùng với tác động dịch, mạch lật đầu tiên được thay bằng ngõ nhập dãy  Thông tin... NHỊ PHÂN   Vi c tăng lên 1 có thể thực hiện bằng mạch đếm Tuy nhiên, tác vụ tăng 1 thường áp cho bất kỳ thanh ghi nào nên thường dùng mạch tăng nhị phân được tạo từ mạch nửa cộng @IT @IT MẠCH SỐ HỌC  Các vi tác vụ số học có thể thực hiện qua một mạch ghép số học  Thành phần cơ bản của mạch này là mạch cộng song song  Qua các ngõ vào mạch cộng có thể điều khiển mạch thực hiện các phép tính khác nhau... Các ví dụ sau thực hiện các vi tác vụ trên 2 thanh ghi A và B, kết quả trả về A Tác vụ Chọn đặt, đặt 1 vào các bit trong A tương ứng với bit 1 trong B bằng: A ← A ∨ B A = 1010 B = 1100 A = 1110 @IT @IT Ứng dụng (tt) Một tầng mạch luận lý @IT @IT Ứng dụng (tt) - Tác vụ Chọn bù, làm bù các bit trong A tương ứng với bit 1 trong B bằng: A ← A ⊕ B A = 1010 B = 1100 A = 0110 - Tác vụ Chọn xóa, xóa các bit trong... dịch qua trái hoặc qua phải  Cùng với tác động dịch, mạch lật đầu tiên được thay bằng ngõ nhập dãy  Thông tin truyền qua ngõ nhập dãy xác định loại dịch: luận lý, vòng /quay và số học @IT @IT VI TÁC VỤ DỊCH (tt) Vi tác vụ dịch @IT @IT DỊCH LUẬN LÝ  Dịch luận lý chuyển 0 qua ngõ nhập dãy  Khi dịch trái, bit 0 từ ngõ nhập dãy đưa vào vị trí cực phải thanh ghi  Khi dịch phải, bit 0 đưa vào vị trí... với bit 1 trong B bằng: A ← A ∧ B’ A = 1010 B’ = 0011 A = 0010 (B = 1100) @IT @IT Ứng dụng (tt)  Tác vụ Mặt nạ, tương tự như chọn xóa nhưng các bit trong A bị xóa tương ứng với bit 0 (thay vì 1) trong B (điều này thuận tiện hơn vì chỉ cần cổng AND) A = 1010 B = 1100 A = 1000 @IT @IT Ứng dụng (tt)  Tác vụ thay, đưa trị mới vào nhóm bit bằng cách xóa nhóm bit đó rồi OR với trị mới  Ví dụ thay 4 bit . khác. - Vi tác vụ số học thực hiện các phép tính số học với dữ liệu số trên thanh ghi. - Vi tác vụ luận lý thực hiện các tác vụ thao tác bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi. - Vi tác vụ dịch. vi tác vụ dịch phải và trái. @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt)  Thường có 4 loại vi tác vụ: - Vi tác vụ thanh ghi chuyển thông tin nhị phân từ thanh ghi này qua thanh ghi khác. - Vi. ghi, mạch giải mã, các phần tử tính toán.  Tác vụ xử lý dữ liệu lưu trên thanh ghi gọi là một vi tác vụ . @IT @IT @IT @IT VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) Kết quả vi tác vụ có thể thay thế dữ liệu đã