Phân tích kiến trúc và nguyên lý làm việc của bộ VXL Intel 32bit

- 1971 : Chip 4004 là bộ vi xử lý đầu tiên của Intel, đợc trang bị cho máy tính Busicom và mở đờng cho xu hớng tăng thêm sự thông minh chomọi thiết bị, trong đó có máy tính cá nhân.. - 1

NGHIÊN CỨU & TÌM HIỂU

Vi xử lý 32bit của Intel

Nhóm thực hiện: Nhóm 5 lớp KTPM2K6 Thành viên trong nhóm:

Mở ĐầU

Trái tim của một máy tính chính là bộ vi xử lý Cho đến nay bộ vi xử lý

đ-ợc coi là sản phẩm nhân tạo phát triển nhanh nhất và có vai trò quan trọng nhất trong lịch sử loài ngời Bộ vi xử lý CPU là cốt lõi của một máy vi tính.

Từ các bộ vi xử lý để chế tạo ra máy tính cá nhân và Intel đang hớng cấu trúc máy vi tính cá nhân hiện đại Vai trò của máy vi tính trong nửa cuối thế

kỷ hai mơi đợc chứng minh bởi đà phát triển chức năng theo hàm mũ của bộ

vi xử lý và mức độ thâm nhập của nó trong xã hội Máy tính đã thay đổi hoàn toàn công nghệ, thay đổi hình thức buôn bán thậm trí thay đổi cấu trúc xã hội loài ngời Vì vậy sau đây chúng ta cùng tìm hiểu về tất cả những gì thuộc về bộ vi xử lý và cụ thể là bộ vi xử lý 80386 là bộ vi xử lý 32 bit đầu tiên mở đầu cho công nghệ phát triển máy tính sau này.

Bố cục chung của báo cáo:

Báo cáo gồm các phần:

A Sơ lợc lịch sử phát triển của VLX Intel (1971-2003)

B Vi xử lý 32bit của Intel:

1 Một số bộ Vi xử lý 32bit tiêu biểu.

2 Cấu trúc và nguyên lý làm việc của VXL 32bit của Intel.

Bài viết dới đây do nhóm 5 gồm : Phạm Tiến Dũng, Trần Quốc Đạt, Nguyễn Xuân Dũng, Trần An Hng cùng nhau tìm tài liệu và thảo luận trong thời gian khá dài Tuy nhóm đã có nhiều cố gắng và nghiên cứu để làm tài liệu này rất nghiêm túc song không tránh khỏi sai sót Rất mong Thầy giáo

và các bạn đọc tài liệu cùng tham khảo và cho ý kiến để tài liệu đợc hoàn chỉnh hơn Xin chân thành cảm ơn!

A Sơ l ợc lịch sử phát triển VXL Intel (từ 1971-2003)

Mặc dù Intel tiên phong cho ra đời chip vi xử lý đầu tiên vào năm 1971nhng họ vẫn quyết định chọn mốc thời gian 1978 để làm sinh nhật đầu tiêncho dòng Bộ vi xử lý (BVXL) máy tính vì đó là thời điểm tên tuổi chip Intel

8088 đợc cả thế giới biết đến

- 1971 : Chip 4004 là bộ vi xử lý đầu tiên của Intel, đợc trang bị cho

máy tính Busicom và mở đờng cho xu hớng tăng thêm sự thông minh chomọi thiết bị, trong đó có máy tính cá nhân

- 1972 : Chip 8008 mạnh gấp đôi 4004 Thiết bị Mark-8 sử dụng chip

8008 từng đợc một bài viết đăng năm 1974 trên báo Radio Electronics phongtặng là máy tính gia đình đầu tiên Nhng hệ thống này rất khó xây dựng, bảotrì và vận hành

- 1974 : 8080 trở thành bộ não của máy tính cá nhân đầu tiên mang tên

Altair, đặt theo tên địa danh hạ cánh của phi hành đoàn Starship trong loạtphim truyền hình Star Trek nổi tiếng Giá một bộ Altair lúc ấy là 395 USDnhng hàng chục ngàn máy đã đợc bán hết sạch chỉ trong vài tháng đầu

- 1978 : BVXL 8086-8088 đợc bán chủ yếu cho IBM để tạo nên dòng

PC IBM nổi tiếng Sự thành công của chip 8088 đa Intel vào hàng Fortune

500 và đợc tạp chí Fortune bình bầu là một trong những công ty thành côngtrong thập niên 70 (Business Triumphs of the Seventies) Chính từ sự thànhcông này, Intel đã chọn làm mốc khởi đầu cho kiến trúc Intel (IntelArchitecture-IA)

-1982 : BVXL Intel286, tên đầy đủ là Intel 80286, là chip đầu tiên của

Intel tơng thích ngợc với tất cả phần mềm trớc đó, giúp tiếp tục duy trì thếmạnh của dòng vi xử lý Intel Trong 6 năm, trên thế giới đã có khoảng 15triệu PC 286 đợc bán ra

- 1985 : BVXL Intel386 trang bị 275.000 transistor (gấp 100 lần so với

4004), dùng giao tiếp 32-bit và có khả năng xử lý đồng thời nhiều tác vụ(multi tasking)

- 1989 : CPU (central processing unit - BVXL trung tâm) Intel486 DX

cho phép ngời dùng từ bỏ giao diện dòng lệnh tẻ nhạt và chuyển sang giaodiện tơng tác bằng chuột máy tính Lần đầu tiên có thêm bộ đồng xử lý toánhọc, nhận bớt phần xử lý các phép toán phức tạp cho CPU nhằm tăng hiệunăng hệ thống

- 1993 : BVXL Intel Pentium cho phép máy tính xử lý đợc nhiều dạng

dữ liệu thực tế nh giọng nói, âm thanh, chữ viết và hình ảnh

- 1995 : BXL Intel Pentium Pro đợc thiết kế cho máy chủ và trạm ứng

dụng 32-bit, giúp nâng cao tốc độ tính toán cho ngành khoa học, cơ khí vàthiết kế trên máy tính Pentium Pro đợc trang bị bộ đệm thứ cấp tốc độ cao vàtích hợp đợc tới 5,5 triệu transistor

- 1997 : BVXL Pentium II tích hợp 7,5 triệu transistor và trang bị thêm

công nghệ MMX để xử lý dữ liệu video, âm thanh và hình ảnh hiệu quả hơn.Kiểu đóng gói đợc chuyển sang dạng Single Edge Contact Cartridge và đợctích hợp thêm chip nhớ dạng cache tốc độ cao

- 1998 : Intel Pentium Xeon đợc thiết kế nằm đáp ứng yêu cầu của dòng

máy chủ cao cấp và tầm trung chuyên cung cấp dịch vụ Internet, lu trữ dữliệu, tạo nội dung kĩ thuật số, thiết kế tự động Sử dụng Xeon, hệ thống có thểkết hợp 4 hoặc 8 BXL với nhau

- 1999 : BVXL Intel Celeron đợc thiết kế riêng cho thị trờng bình dân

với tiêu chí đạt hiệu năng cao nhất, trong mức giá hợp lý, đợc tối u hóa chotrò chơi và phần mềm giáo dục

Cũng trong năm, Intel Pentium III ra đời, có thêm 70 lệnh mới (InternetStreaming SIMD Extension) giúp tối u hiệu ứng xử lý ảnh, 3D, âm thanh trựctuyến, video và nhận dạng giọng nói BVXL này đợc tích hợp 9,5 triệutransistor và sản xuất dựa trên công nghệ 0,25 micro mét

Intel Pentium III Xeon mở rộng thị trờng sang máy chủ, máy trạm chạyứng dụng thơng mại điện tử hoặc ứng dụng cấp doanh nghiệp lớn

- 2000 : BVXL Pentium IV ra đời Nó tích hợp 42 triệu transistor, sản

xuất theo công nghệ 0,18 micromet, đạt tần số 1,5Ghz

- 2001 : BVXL Intel Xeon hớng đến thị trờng máy trạm 2 BVXL, tầm

trung và hiệu năng cao, máy chủ đa BVXL Dựa trên kiến trúc Intel NetBust,BVXL xử lý tốt ứng dụng âm thanh và video, Internet và đồ họa 3D phức tạp.Tùy theo cấu hình ứng dụng, máy trạm Xeon chạy nhanh hơn Pentium IIIXeon từ 30% tới 90%

Intel Itanium là BVXL đầu tiên thuộc họ 64-bit của Intel, đợc thiết kếkiến trúc mới hoàn toàn dựa trên công nghệ Explicitly Parallel InstructionComputing (EPIC), và trang bị thêm bộ đệm cấp 3 (không tích hợp trongnhân nhng vẫn đạt tốc độ xung hoạt động bằng nhân)

Itanium tập trung vào thị trờng máy chủ, máy trạm cao cấp nên hỗ trợchạy các ứng dụng tính toán phức tạp cấp xí nghiệp nh bảo mật giao dịch th-

ơng mại điện tử, hệ thống cơ sở dữ liệu lớn, tính toán khoa học,

- 2002 : Intel Itanium 2 là phiên bản thứ hai của dòng BVXL 64-bit

Itanium dành cho xí nghiệp, thực sự phát huy đợc hết sức mạnh của kiến trúcIntel (Intel Architecture - IA) cho môi trờng ứng dụng tính toán kĩ thuật, dữliệu quan trọng với doanh nghiệp, bảo mật giao dịch,

- 2003 : Intel Pentium M kết hợp cùng chipset Intel 855 và card mạng

Intel Pro/Wireless 2100 tạo ra nền tảng cơ bản cho công nghệ di độngCentrino nhằm nâng cao tính di động và hiệu năng cho máy tính trong môitrờng mạng LAN không dây Công nghệ Centrino còn giúp kéo dài thời gianthiết bị hoạt động với pin và giúp mỏng, nhẹ hóa hơn nữa máy tính xách tay

6/2003 : Intel giới thiệu BVXL Mobile Pentium IV với mục tiêu mangsức mạnh công nghệ của dòng Pentium IV cho máy PC vào máy tính xáchtay, giúp giảm giá thành sản phẩm, tăng sức mạnh xử lý nhng lại không hỗtrợ tính năng di động nh Pentium M

b Vi xö lý 32 bit cña intel:

I Mét sè bé Vi xö lý 32bit tiªu biÓu cña Intel:

Intel 386 gồm các họ 386DX, 386SX và 386SL Intel386DX là vi xử lý 32

bit đầu tiên Intel giới thiệu vào năm 1985, được dùng trong các PC của IBM

và PC tương thích Intel386 là một bước nhảy vọt so với các vi xử lý trước

đó Đây là vi xử lý 32 bit có khả năng xử lý đa nhiệm, nó có thể chạy nhiềuchương trình khác nhau cùng một thời điểm 386 sử dụng các thanh ghi 32bit, có thể truyền 32 bit dữ liệu cùng lúc trên bus dữ liệu và dùng 32 bit đểxác định địa chỉ Cũng như vi xử lý 80286, 80386 hoạt động ở 2 chế độ: realmode và protect mode

Bộ xử lý Intel 486 SX năm 1991

Pentium MMX (năm 1996), phiên bản cải tiến của Pentium với công nghệ

MMX được Intel phát triển để đáp ứng nhu cầu về ứng dụng đa phương tiện

và truyền thông MMX kết hợp với SIMD (Single Instruction Multiple Data)cho phép xử lý nhiều dữ liệu trong cùng chỉ lệnh, làm tăng khả năng xử lýtrong các tác vụ đồ họa, đa phương tiện

Bộ xử lý Intel MMX SX năm 1996

Vi xử lý Pentium II

Vi xử lý Pentium II đầu tiên, tên mã Klamath, sản xuất trên công nghệ 0,35

µm, có 7,5 triệu transistor, bus hệ thống 66 MHz, gồm các phiên bản233,266, 300MHz

Pentium II, tên mã Deschutes, sử dụng công nghệ 0,25 µm, 7,5 triệutransistor, gồm các phiên bản 333MHz (bus hệ thống 66MHz), 350, 400, 450MHz (bus hệ thống 100MHz) Celeron (năm 1998) được “rút gọn” từ kiếntrúc Vi xử lý Pentium II, dành cho dòng máy cấp thấp Phiên bản đầu tiên,

tên mã Covington không có bộ nhớ đệm L2 nên tốc độ xử lý khá chậm,không gây được ấn tượng với người dùng Phiên bản sau, tên mãMendocino, đã khắc phục khuyết điểm này với bộ nhớ đệm L2 128KB.

- Xuất hiện năm 1997

- Kiểu đóng gói : Kiểu gắn trên khe Slot1 hoặc Slot2, chíp được hàn cố địnhtrên một vỉ nằm nghiêng

- Tốc độ xử lý : gồm các phiên bản 233MHz, 266, 300, 333, 350, 400 và450MHz

Tualatin có bộ nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB hoặc 512 KB tích hợp bên

trong BXL, socket 370 FC-PGA (Flip-chip pin Grid Array), bus hệ thống

133 MHz Có các tốc độ như 1133,1200, 1266, 1333, 2900 MHz

Celeron Coppermine (năm 2000) được “rút gọn” từ kiến trúc vi xử lý

Pentium III Coppermine, có bộ nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB tích hợp bêntrong vi xử lý, socket 370 FC-PGA, Có các tốc độ như 533, 566, 600, 633,

667, 700, 733, 766, 800 MHz (bus 66 MHz), 850, 900, 950, 1000, 1100,

1200, 1300 MHz (bus 1000 MHz)

Celeron Tualatin (năm 2000) được “rút gọn” từ kiến trúc vi xử lý Pentium

III Tualatin, có bộ nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB tích hợp, socket 370 PGA, bus hệ thống 100 MHz, gồm các tốc độ 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 GHz

FC Xuất hiện năm 1999

- Kiểu đóng gói: Soket 370

- Tốc độ xử lý: có các tốc độ như 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850MHz (bus 100MHz), 533, 600, 667, 733, 800, 866, 933, 1000, 1100 và 1133MHz (bus 133MHz)

- Tốc độ bus FSB: 100MHz , 133MHz

- Cache từ 512KB trở xuống

CPU Pentium 3 Soket 370

Vi xử lý Pentium IV

Intel Pentium 4 (P4) là vi xử lý được giới thiệu vào tháng 11 năm 2000.Pentium IV sử dụng vi kiến trúc NetBurst có thiết kế hoàn toàn mới so vớicác vi xử lý cũ (Pentium II, Pentium III và Celeron sử dụng vi kiến trúc P6)

Pentium 4 đầu tiên (tên mã Willamette) xuất hiện cuối năm 2000, có bus hệ

thống (system bus) 400 MHz, bộ nhớ đệm tích hợp L2- 256 KB, socket 423

và 478 P4 Willamette có một số tốc độ như 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7,1,8, 1,9,2,0 GHz

 Socket 423 chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian rất ngắn, từ tháng11 năm

2000 đến tháng 8 năm 2001 và bị thay thế bởi socket 478

 Xung thực (FSB) của Pentium 4 là 100 MHz nhưng với công nghệ QuadData Rate cho phép BXL truyền 4 bit dữ liệu trong 1 chu kỳ, nên bus hệthống của vi xử lý là 400 MHz

CPU Pentium 4 Willamette

P4 Northwood Xuất hiện vào tháng 1 năm 2002, có bộ nhớ cache L2 512

KB, socket 478 Northwood có 3 dòng gồm Northwood A (system bus 400MHz), tốc độ 1,6, 1,8, 2,0, 2,2, 2,4, 2,5, 2,6 và 2,8 GHz Northwood B(system bus 533 MHz), tốc độ 2,26, 2,4, 2,53, 2,66, 2,8 và 3,06 GHz (riêng3,06 GHz có hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng Hyper Threading – HT).Northwood C (system bus 800 MHz, tất cả hỗ trợ HT), gồm 2,4, 2,6, 2,8,3,0, 3,2, 3,4 GHz

P4 Prescott (năm 2004) Là vi xử lý đầu tiên Intel sản xuất theo công nghệ

90 nm, có bộ nhớ đệm tích hợp L2 của P4 Prescott gấp đôi so với P4Northwood (1MB so với 512 KB) Ngoài tập lệnh MMX, SSE, SSE2,Prescott được bổ sung tập lệnh SSE3 giúp các ứng dụng xử lý video và gamechạy nhanh hơn Đây là giai đoạn “giao thời” giữa socket 478 – 775LGA,system bus 533 MHz – 800 MHz

CPU P4 Northwood SX năm 2002 và CPU P4 Prescott SX năm 2004

Prescott A (FSB 533 MHz) có các tốc độ 2,26, 2,4, 2,66, 2,8 (socket 478),

Prescott 505 (2,66 GHz), 505J (2,66 GHz), 506 (2,66 GHz), 511 (2,8GHz),

515 (2,93 GHz), 515J (2,93 GHz), 516 (2,93 GHz), 519J (3,06 GHz), 519K(3,06 GHz) sử dụng socket 775LGA

Prescott E, F (năm 2004) có bộ nhớ đệm L2 1 MB (các phiên bản sau được

mở rộng 2 MB), bus hệ thống 800 MHz Ngoài tập lệnh MMX, SSE, SSE2,SSE3 tích hợp, Prescott E, F còn hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng, một sốphiên bản sau có hỗ trợ tính toán 64 bit

Dòng sử dụng socket 478 gồm Pentium 4 HT 2.8E (2,8 GHz), 3.0E (3,0GHz), 3.2E (3,2 GHz), 3.4E (3,4 GHz) Dòng sử dụng socket 775LGA gồmPentium 4 HT 3.2F, 3.4F, 3.6F, 3.8F với các tốc độ tương ứng từ 3,2 GHzđến 3,8 GHz, Pentium 4 HT 517, 520, 520J, 521, 524, 530, 530J, 531, 540,540J, 541, 550, 550J, 551, 560, 560J, 561, 570J, 571 với các tốc độ từ 2,8GHz đến 3,8 GHz

Vi xử lý Celeron

Vi xử lý Celeron được thiết kế với mục tiêu dung hòa giữa công nghệ và giá

cả, đáp ứng các yêu cầu phổ thông như truy cập Internet, Email, chat, xử lýcác ứng dụng văn phòng Điểm khác biệt giữa Celeron và Petium là về côngnghệ chế tạo và số lượng Transistor trên một đơn vị

Celeron Willamette 128 (2002), bản “rút gọn” từ P4 Willamette, có bộ nhớ

đệm L2 128 KB, bus hệ thống 400 MHz, socket 478 Celeron Willamette

128 hỗ trợ tập lệnh MMX, SSE, SSE2 Một số vi xử lý thuộc dòng này nhưCeleron 1.7 (1,7 GHz) và Celeron 1.8 (1,8 GHz)

Celeron NorthWood 128, “rút gọn” từ P4 Northwood, có bộ nhớ đệm tích

hợp L2 128 KB, bus hệ thống 400 MHz, socket 478 Celeron NorthWood

128 cũng hỗ trợ các tập lệnh MMX, SSE, SSE2, gồm Celeron 1.8A, 2.0, 2.1,

2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 tương ứng với các tốc độ từ 1,8 GHz đến 2,8GHz.

Celeron D (Presscott 256), được xây dựng từ nền tảng P4 Prescott, có bộ

nhớ đệm tích hợp L2 256 KB (gấp đôi dòng Celeron NorthWood), bus hệthống 533 MHz, socket 478 và 775LGA Ngoài các tập lệnh MMX, SSE,SSE2, Celeron D hỗ trợ tập lệnh SSE3, một số phiên bản sau có hỗ trợ tínhtoán 64 bit Celeron D gồm 310, 315, 320, 325, 325J,

326, 330, 330J, 331, 335, 335J, 336, 340, 340J, 341,

345, 345J, 346, 350, 351, 355 với các tốc độ tương ứng

từ 2,13 GHz đến 3,33 GHz

Pentium 4 Extreme Edition

Pentium 4 Extreme Edition (P4EE) xuất hiện vào tháng 9 năm 2003, là vi xử

lý được Intel “ưu ái” dành cho game thủ và người dùng cao cấp P4EE đượcxây dựng từ BXL Xeon dành cho máy chủ và trạm làm việc Ngoài côngnghệ HT “đình đám” thời bấy giờ, điểm nổi bật của P4EE là bổ sung bộ nhớđệm L3- 2 MB Phiên bản đầu tiên của P4 EE (nhân Gallatin) sản xuất trêncông nghệ 0,13 µm, bộ nhớ đệm L2 512 KB, L3- 2 MB, bus hệ thống 800MHz, sử dụng socket 478 và 775LGA, gồm P4 EE 3.2 (3,2 GHz), P4 EE 3.4(3,4 GHz)

II Cấu trúc và nguyên lý làm việc của VLX Intel 32 bit:

1 Đặc điểm:

Các bộ vi xử lý 32bit của intel là một bước nhảy vọt trong lĩnh vựcthiết kết chip điện tử Đặc điểm lớn nhất của dòng vi xử lý 32bit là nó có khảnăng xử lý đa nhiệm, giúp cho máy vi tính có thể chạy được nhiều chươngtrình cùng một lúc

2 Cấu trúc khối:

a Đóng vỏ và các chân chức năng:

- Các chip 32bit của Intel thường được đóng vỏ gốm PGA (ceramicpin grind package) 132 pin với công nghệ CHMOS III

- Các chip 32bit của Intel khá giống như các dòng 80386 và 80486, bitđịa chỉ thường là 24bit và bit dữ liệu là 32bit, các chip 32bit này phù hợp vớicác thiết bị nhớ và ngoại vi 8bit, 16bit và 32bit Các chip 32bit của Intelđược dùng khá phổ biến trong các loại máy tính thông dụng hiện nay.

- Các chip Intel 32bit dïng diÖn thÕ Vss,Vcc = 5.0 V tiªu thô dßng trung b×nh 550 mB – phiªn b¶n tÇn sè 25MHz, 600mA – phiªn b¶n tÇn sè 20MHz…

1bit tại (tại 1 thời điểm)

- Có chức năng liên kết các thành phần khác nhau trong hệ thống

do vậy còn gọi là bus liên kết hệ thống

- Tập các đờng dây vận chuyển thông tin đồng thời đợc gọi là độrộng của bus ( ví dụ 8 đờng dây thì độ rộng là 8 bit)

- Chức năng của bus :

Bus chia làm 3 loại : +bus địa chỉ

+bus dữ liệu +bus điều khiển

Chú ý : chỉ có bus địa chỉ và bus dữ liệu mới có khái niệm độ rộng

Sơ đồ khối phối ghép bus

Lý do tồn tại của các loại bus:

- Bus địa chỉ nói tổng quát gồm n đờng dây Ao - An-1 thì gọi độ rộngbus là n bit và n bit này đợc dùng để đánh dấu địa chỉ , do đó có khả năngquản lý tối đa 2n địa chỉ ngăn nhớ hay 2n byte nhớ ( vì bộ nhớ chính quản lýtheo byte) và với Intel 32bit thì n =32 quản lý tối đa 232 byte = 4 GB

+Bus dữ liệu :

- Vận chuyển dữ liệu từ bộ nhớ đến CPU

- Vận chuyển dữ liệu giữa các thành phần với nhau Bus dữ liệu kí hiệu Do – Dm-1 thì độ rộng bus là m bit m trong 386

là 32 tức là vận chuyển cùng một lúc 4 byte

+Bus điều khiển dữ liệu

- Là tập hợp các tín hiệu điều khỉên hoặc phát ra từ CPU để điềukhiểnbộ nhớ hay hệ thống vào ra hoặc là từ bộ nhớ hay hệ thống vào ra đếnyêu cầu CPU

c Khối quản lý bộ nhớ:

Bộ vi xử lý có khả năng quản lý bộ nhớ trực tiếp bằng cách đánh địachỉ vật lý hay định địa chỉ ảo ( phân trang ) Khi dùng định địa chỉ vật lý, địachỉ tuyến tính đợc coi là địa chỉ vật lý

Khi dùng phân trang các đoạn mã, dữ liệu, ngăn xếp, hệ thống, GDT

và IDT đều đợc nhận phân trang, chỉ có trang vừa truy nhập là nằm trong địachỉ vật lý Vị trí của trang ( hay còn gọi là khung trang đợc xác định qua haidạng cấu trúc hệ thống :

o Một th mục trang

o Nhiều bảng trang

Cả hai cấu trúc đều nằm trong bộ nhớ vật lý Dữ liệu lu trữ trong thmục trang bao gồm địa chỉ cơ sở của bảng trang, quyền truy nhập và thôngtin quản lý bộ nhớ Dữ liệu lu trữ trong bảng trang bao gồm địa chỉ vật lý củakhung trang, quyền truy nhập và thông tin quản lý bộ nhớ Địa chỉ cơ sở của

th mục trang nằm trong thanh ghi điều khỉên CR3 Không gian địa chỉ tuyếntính (32 bit) đợc chia ra làm 3 phần : 10 bit định vị danh mục trang, 10 bit

định vị bảng trang, 12 bit định vị khung trang Nh vậy kích thớc của mộttrang là 212=4 Kbyte Mỗi nhiệm vụ có thể có một danh mục trang riêng của

nó, có nghĩa là hệ vi xử lý có thể quản lý đợc nhiều danh mục trang khácnhau.

d Khối điều khiển:

Dùng để điều khiển và để đồng bộ các hoạt động của hệ thống, cụ thể:

- Điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ và sau đó tăng nội dung PC( bộ đếmchơng trình – program counter) để trỏ sang lệnh tiếp theo

- Giải mã lệnh nằm ở thanh ghi lệnh để xác định yêu cầu của lệnh vàphát ra tín hiệu điều khiển thực hịên lệnh đó

- Nhận các tín hiệu yêu cầu từ bên ngoài, xử lý và đáp ứng yêu cầu đó

Mã lệnh Các cờ từ

Thanh ghi cờ Mã lệnh Các tín hiệu điều

khiển bên trong CPU - Các thanh ghi

Bus điều khiển

- Đơn vị điều khiển gồm hai phần chính : khối giải mã lệnh và khối tạoxung nhịp điều khiển thực hiện lệnh

Thanh ghi lệnh

đơn vị điều khiển

e Khối giải mã lệnh:

Bộ giải mã lệnh gồm ba bộ giải mã con làm việc song song: hai bộ giảimã lệnh đơn giản và một bộ giải mã phức tạp Một bộ giải mã chuyển mộtmã lệnh thành một hay nhiều vi lệnh ba thành phần (hai nguồn lôgic vầ một

đích lôgic) Vi lệnh là những lệnh sơ đẳng đợc 6 bộ thực hiện của bộ vi xử lýthực hiện song song

Nhiều mã lệnh đợc chuyển trực tiếp thành một vi lệnh duy nhất qua bộgiải mã lệnh đơn giản Một số mã lệnh khác đợc chuyển thành một hay bốn

vi lệnh Bộ giải mã cũng chịu trách nhiệm giải mã phần đầu lệnh và lệnhquay vòng Bộ giải mã lệnh có thể tạo ra đến 6 vi lệnh trong một chu kỳ đồng

hồ (2 từ hai bộ giải mã lệnh đơn giản và 4 từ bộ giải mã lệnh phức tạp)

Với 32 bit địa chỉ không gian địa chỉ của CPU 386 là 4 GB CPU 386 có64K cửa vào / ra 8 bit , 16 bit, 32 bit

CPU có thể hoạt động với bộ đồng xử lý toán học

Tập các thanh ghi:

 Thanh ghi đa dụng và thanh ghi con trỏ : đợc mở rộng thànhthanh ghi 32 bit : EAX, EBX,ESP… tuy nhiên vẫn có thể sử dụng thanh ghi 8bit hoặc 16 bit Chúng có trách nhiệm lu trữ những nội dung sau:

- Tham số của các phép toán logic và số học

- Tham số của các phép tính địa chỉ

- Con trỏ bộ nhớ

Tuy vậy, tất cả các thanh ghi này đều có thể dùng để lu trữ mọi tham

số kết quả và con trỏ Cần lu ý khi dùng thanh ghi ESP vì thanh ghi này chỉdùng cho con trỏ ngăn xếp và không đợc phép dùng cho mục đích khác

Một số lệnh cần một thanh ghi nhất định để lu trữ tham số của nó ví

dụ lệnh chuỗi dùng các thanh ghi ECX,ESI, EDI Khi sử dụng bộ nhớ môhình phân đoạn , một số cặp thanh ghi đợc ngầm định để lu địa chỉ lôgic( vi

dụ DS:EBX)

Ngoài ra, mỗi thanh ghi còn có một nhiệm vụ đặc biệt đợc liệt kê sau:

- EAX : thanh ghi kết quả các phép toán

- EBX : thanh ghi con trỏ mà địa chỉ đoạn nẳm trong DS

- ECX : thanh ghi số đếm cho các phép toán chuỗi và quay vòng

- EDX : thanh ghi địa chỉ cổng cứng

- ESI : thanh ghi con trỏ địa chỉ nằm trong ES con trỏ nguồn của phéptoán chuỗi

- EDI : thanh ghi con trỏ mà địa chỉ đoạn nằm trong ES con trỏ đích củaphép toán chuỗi

- ESP : thanh ghi con trỏ ngăn xếp mà địa chỉ đoạn nằm trong SS