... ngữ” vi tác vụ • Hiểu cấu trúc ALU (mạch số học + mạch luận lý + mạch dịch tổ hợp) 11/12/08 6. 1 Vi tác vụ ghi Vi tác v tác vụ hay công vi c xử lý liệu thực ghi Có loại vi tác vụ chính: Vi tác vụ. .. loại vi tác vụ chính: Vi tác vụ ghi chuyển thông tin nhị phân Vi tác vụ số học Vi tác vụ luận lý Vi tác vụ dịch 11/12/08 Vi tác vụ ghi • Tên ghi: chữ hoa (có thể có kèm số) PC, MAR, R1, R2, …... (R2 ← R1) S0S1: R2 ← R1 11/12/08 Vi tác vụ ghi Mạch ñiều khiển P Load Clock R2 n R1 Mạch ñiều khiển S0 Load Clock R2 S1 n R1 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM Vi tác vụ ghi Ký hiệu Chữ hoa (hoặc số theo
Chương 6 – Vi tác vụ 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 1 Mục tiêu • Hiểu ý nghĩa của “ngôn ngữ” vi tác vụ • Hiểu cấu trúc của ALU (mạch số học + mạch luận lý + mạch dịch tổ hợp) 11/12/08 2 6.1. Vi tác vụ thanh ghi Vi tác v là các tác vụ hay công việc xử lý dữ liệu thực hiện trên các thanh ghi Có 4 loại vi tác vụ chính: 1. Vi tác vụ ghi chuyển thông tin nhị phân 2. Vi tác vụ số học 3. Vi tác vụ luận lý 4. Vi tác vụ dịch 11/12/08 3 Vi tác vụ thanh ghi • Tên thanh ghi: chữ hoa (có thể có kèm số) PC, MAR, R1, R2, … • Chuyển nội dung thanh ghi R1 sang thanh ghi R2 (R1 không ñổi): R2 ← R1 • Chuyển nội dung thanh ghi R1 sang thanh ghi R2 (R1 không ñổi) dùng hàm ñiều khiển (khi hàm có giá trị 1): P: R2 ← R1hoặc If (P=1) then (R2 ← R1) S0S1: R2 ← R1 11/12/08 4 Vi tác vụ thanh ghi Mạch ñiều khiển P Load Clock R2 n R1 Mạch ñiều khiển S0 Load Clock R2 S1 n R1 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 5 Vi tác vụ thanh ghi Ký hiệu Chữ hoa (hoặc số theo sau) Diễn giải Tên thanh ghi PC,MAR,R1,… R2(0-7): (bit từ 0 ñến 7 của thanh ghi R2) Dấu ngoặc sau tên thanh ghi Một phần thanh ghi Mũi tên Truyền dữ liệu Dấu phẩy Tác vụ xảy ra ñồng thời (trong cùng một chuyển tiếp ñồng hồ) 11/12/08 Ví dụ R2(L): các bit thấp của thanh ghi R2 Trường ðHSP TPHCM R2← R1 R2← R1, R1← R2 6 6.1.1. Truyền dữ liệu qua bus S0 S1 4x1 MUX 4x1 MUX D 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0 11/12/08 4x1 MUX 4x1 MUX 3 B 2 3 1 2 Trường ðHSP TPHCM 0 1 0 A 3 2 1 0 3 2 1 0 7 Truyền dữ liệu qua bus 3 trạng thái 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 S0 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM S1 E 0 3 2 1 2x4 Decoder 8 0 Truyền qua bộ nhớ • DR ← M[AR] • M[AR] ← DR • M[AR] : ô nhớ có ñịa chỉ ñược lưu trong thanh ghi AR. 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 9 6.2. Vi tác vụ số học Ký hiệu R3 ← R1 + R2 R3 ← R1 – R2 R2 ← R2 R2 ← R2 + 1 R3 ← R1 + R2 + 1 R1 ← R1 +1 R1 ← R1 -1 M[AX] R1 11/12/08 Ý nghĩa Lấy thanh ghi R1+R2 gán vào R3 ??? ??? ??? ??? ??? ??? Lấy R1 ñưa vào ô nhớ có ñịa chỉ lưu trong AX Trường ðHSP TPHCM 10 Mạch số học S1 S0 Cin Y 0 0 0 B D=A+B Cộng 0 0 1 B D=A+B+1 Cộng với nhớ 0 1 0 B’ D = A + B’ Trừ có mượn 0 1 1 B’ D = A + B’ + 1 Trừ 1 0 0 0 D=A Chuyển A 1 0 1 0 D=A+1 Tăng A 1 1 0 1 D=A–1 Giảm A 1 1 1 1 D=A Chuyển A 11/12/08 Diễn giải D=A+Y+Cin Trường ðHSP TPHCM 11 Mạch số học B3 A3 1 0 B2 A2 1 0 3 2 1 0 X3 Y3 3 2 1 0 X2 C3 3 2 1 0 S0 S1 X1 Cin S0 S1 C2 X0 Y0 FA C2 A0 S S 0 1 4x1 MUX Y1 FA C3 B0 1 0 4x1 MUX Y2 FA C4 S0 S1 4x1 MUX 4x1 MUX A1 1 0 3 2 1 0 S0 S1 B1 FA C1 C0 C1 Cout 11/12/08 D3 D2 Trường ðHSP TPHCM D1 D0 12 6.3. Vi tác vụ luận lý Hàm F0 = 0 F1 = xy F2 = x.y F3 = x F4 = x.y Ký hiệu F←0 F←A∧B F←A∧B F←A F←A∧B F5 = y F←B F6 = x ⊕ y F←A⊕B F7 = x + y F8 = (x + y) F9 = x ⊕ y F←A∨B F←A∨B F←A⊕B F10 = y F←B F11 = x + y F←A∨B F12 = x F←A F13 = x + y F←A∨B F14 = xy 11/12/08 F15 = 1 F←A∧B Trường ðHSP TPHCM F ← 1…1 Vi tác vụ xóa 0 AND truyền A OR NOR NXOR NAND Gán 1 13 Mạch luận lý S0 S1 Ai S0 S1 MUX 4x1 0 Bi Ei 1 2 3 11/12/08 S1 S0 ðầu ra phép tính 0 0 E=A∧B AND 0 1 E=A∨B OR 1 0 E=A⊕B XOR 1 1 E=A Inverter Trường ðHSP TPHCM 14 Mạch luận lý S0 S1 Ai Bi S0 S1 0 1 MU X 4x1 S1 S0 Ei ðầu ra phép tính 0 0 E=A∧B AND 0 1 E=A∨B OR 1 0 E=A⊕B XOR 1 1 E=A Inverter 2 3 Vẽ mạch luận lý với i=2. Cho S0=S1=1, A1=0,A2=1,B1=1,B2=0. Xác ñịnh E1, E2? 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 15 6.4. Vi tác vụ dịch Ký hiệu 11/12/08 Ý nghĩĩa R ← shl R Dịch trái R R ← shr R Dịch phải R R ← cil R Dịch vòng trái R R ← cir R Dịch vòng phải R R ← ashl R Dịch trái số học R R ← ashr R Dịch phải số học R Trường ðHSP TPHCM 16 • • • • • • • R= 10101011 Shl R= 01010110 Shr R= 01010101 Cil R= 01010111 Cir R=??? Ashl R=??? Ashr R=??? Mạch dịch tổ hợp 4 bit A3 A2 A1 A0 IL IR S 1 11/12/08 0 S 1 0 S 1 0 S 2x1 MUX 2x1 MUX 2x1 MUX H3 H2 H1 Trường ðHSP TPHCM 1 0 S 2x1 MUX H0 18 6.5. ALU (Arithmetic and Logic Unit) Ai+1 Ai-1 Ai S0 S1 Bi Một tầng mạch luận lý Ci+1 Một tầng mạch số học Ei S2 S3 Ci-1 Di 3 2 1 0 S0 S1 4x1 MUX 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 19 Các tác vụ của ALU S3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 11/12/08 Chọn tác vụ S2 S1 S0 Cin 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 x 1 0 1 x 1 1 0 x 1 1 1 x 0 x x x 1 x x x Tác vụ Chức năng F=A F=A+1 F=A+B F=A+B+1 F=A+B F=A+B+1 F=A–1 F=A F=A∧B F=A∨B F=A⊕B F=A F = shr A F = shl A Chuyển A Tăng A Phép cộng Cộng với nhớ Trừ có mượn Phép trừ Giảm Chuyển A AND OR XOR Inverter Dịch phải A Dịch trái A Trường ðHSP TPHCM 20 There are six shift microoperations: shl that shifts the bits of a register one place left shr that shifts the bits of a register one place right; cil that shifts the bits of a register one place left with the leftmost bit being circled back to the right cir that works similarly but to the right ashl that shifts all bits except the sign bit of a register to the left but not into the sign bit ashr that shifts all bits excluding the sign bit to the right Eight-bit examples Type Symbolic Source R2 Destination R1 shift left R1 ← shl R2 10011110 00111100 shift right R1 ← shr R2 10011110 01001111 Circle shift left R1 ←cil R2 10011110 00111101 Circle shift right R1 ← cir R2 10011110 01001111 arithmetic shift left R1 ← ashl R2 10011110 10111100 arithmetic shift right R1 ← ashr R2 10011110 10001111 [...]... Cout 11/12/08 D3 D2 Trường ðHSP TPHCM D1 D0 12 6. 3 Vi tác vụ luận lý Hàm F0 = 0 F1 = xy F2 = x.y F3 = x F4 = x.y Ký hiệu F←0 F←A∧B F←A∧B F←A F←A∧B F5 = y F←B F6 = x ⊕ y F←A⊕B F7 = x + y F8 = (x + y) F9 = x ⊕ y F←A∨B F←A∨B F←A⊕B F10 = y F←B F11 = x + y F←A∨B F12 = x F←A F13 = x + y F←A∨B F14 = xy 11/12/08 F15 = 1 F←A∧B Trường ðHSP TPHCM F ← 1…1 Vi tác vụ xóa 0 AND truyền A OR NOR NXOR NAND Gán 1 13... Ei 1 2 3 11/12/08 S1 S0 ðầu ra phép tính 0 0 E=A∧B AND 0 1 E=A∨B OR 1 0 E=A⊕B XOR 1 1 E=A Inverter Trường ðHSP TPHCM 14 Mạch luận lý S0 S1 Ai Bi S0 S1 0 1 MU X 4x1 S1 S0 Ei ðầu ra phép tính 0 0 E=A∧B AND 0 1 E=A∨B OR 1 0 E=A⊕B XOR 1 1 E=A Inverter 2 3 Vẽ mạch luận lý với i=2 Cho S0=S1=1, A1=0,A2=1,B1=1,B2=0 Xác ñịnh E1, E2? 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 15 6. 4 Vi tác vụ dịch Ký hiệu 11/12/08 Ý nghĩĩa R... lý Ci+1 Một tầng mạch số học Ei S2 S3 Ci-1 Di 3 2 1 0 S0 S1 4x1 MUX 11/12/08 Trường ðHSP TPHCM 19 Các tác vụ của ALU S3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 11/12/08 Chọn tác vụ S2 S1 S0 Cin 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 x 1 0 1 x 1 1 0 x 1 1 1 x 0 x x x 1 x x x Tác vụ Chức năng F=A F=A+1 F=A+B F=A+B+1 F=A+B F=A+B+1 F=A–1 F=A F=A∧B F=A∨B F=A⊕B F=A F = shr A F = shl A... ← ashl R Dịch trái số học R R ← ashr R Dịch phải số học R Trường ðHSP TPHCM 16 • • • • • • • R= 10101011 Shl R= 01010110 Shr R= 01010101 Cil R= 01010111 Cir R=??? Ashl R=??? Ashr R=??? Mạch dịch tổ hợp 4 bit A3 A2 A1 A0 IL IR S 1 11/12/08 0 S 1 0 S 1 0 S 2x1 MUX 2x1 MUX 2x1 MUX H3 H2 H1 Trường ðHSP TPHCM 1 0 S 2x1 MUX H0 18 6. 5 ALU (Arithmetic and Logic Unit) Ai+1 Ai-1 Ai S0 S1 Bi Một tầng mạch luận