Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Vũ Đức Lung

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 6: Kiến trúc bộ lệnh cung cấp cho người học các kiến thức: Phân loại kiến trúc bộ lệnh, địa chỉ bộ nhớ, bộ lệnh, cấu trúc lệnh CISC và RISC. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương – Kiến trúc lệnh 6.1 Phân loại kiến trúc lệnh 6.2 Địa nhớ 6.3 Mã hóa tập lệnh 6.3.1 Các tiêu chuẩn thiết kế dạng thức lệnh 6.3.2 Opcode mở rộng 6.3.3 Ví dụ dạng thức lệnh 6.3.4 Các chế độ lập địa 6.4 Bộ lệnh 6.4.1 Nhóm lệnh truyền liệu 6.4.2 Nhóm lệnh tính tốn số học 6.4.3 Nhóm lệnh Logic 6.4.4 Nhóm lệnh dịch chuyển 6.4.5 Nhóm lệnh có điều kiện lệnh nhảy 6.5 Cấu trúc lệnh CISC RISC Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6.1 Phân loại kiến trúc lệnh  kiến trúc ngăn xếp (stack),  kiến trúc ghi tích lũy (Accumulator)  kiến trúc ghi đa dụng GPRA(general-purpose register architecture) Ví dụ phép tính C = A + B dùng kiểu kiến trúc: Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kiểu kiến trúc GPR  Ưu điểm – Dùng ghi, dạng lưu trữ CPU có tốc độ nhanh nhớ ngồi – Trình tự thực lệnh thứ tự – Dùng ghi để lưu biến giảm thâm nhập đến nhớ => chương trình nhanh  Nhược điểm – Lệnh dài – Số lượng ghi bị giới hạn  Ngăn xếp (Stack) ?  Thanh ghi tích luỹ (Accumulator Register) ? Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kiểu kiến trúc ghi đa dụng  lệnh có tốn hạng ADD A, B  lệnh có tốn hạng ADD A, B, C  Số tốn hạng nhớ thay đổi từ tới  Các loại tốn hạng • ghi-thanh ghi (kiểu gọi nạp - lưu trữ), • ghi - nhớ • nhớ - nhớ Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6.2 Địa nhớ  Các khái niệm: – Memory, bit, cell, address, byte, word  Sắp xếp thứ tự byte – Có vấn đề khơng cách xếp thứ tự byte Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6.3 Mã hóa tập lệnh  Các trường mã hóa: – Opcode – Địa Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các tiêu chuẩn thiết kế dạng thức lệnh  Có tiêu chuẩn thiết kế: – – – – Mã lệnh ngắn ưu việt mã lệnh dài Dộ dài mã lệnh đủ đế biểu diễn tất phép toán mong muốn độ dài word máy bội số nguyên độ dài ký tự số BIT trường địa ngắn tốt  Opcode mở rộng – ví dụ máy tính có lệnh dài 16 bit : Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Opcode mở rộng  Lệnh (n+k) bit với opcode chiếm k bit địa chiếm n bit VD: 15 lệnh ba địa Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Opcode mở rộng  14 lệnh hai địa Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt dạng thức lệnh PDP-11  Mã hóa lệnh máy PDP-11  tám cách PDP-11  opcode mở rộng có dạng x111  lệnh toán hạng – opcode 10 bit: bit opcode bit trường toán hạng nguồn – mode/register bit Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 10 https://fb.com/tailieudientucntt Các chế độ lập địa  Địa gián tiếp ghi (Register Indirect) – EA = (R)  Địa Địa dịch chuyển – Displacement – EA = A + (R)  Địa ngăn xếp – Stack – FILO (first in last out) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 17 https://fb.com/tailieudientucntt VD: Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 18 https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ lệnh Add với tham chiếu nhớ  Add R1, @(R3) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 19 https://fb.com/tailieudientucntt 6.4 Bộ lệnh  Q trình biên dịch ngơn ngữ máy Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 20 https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm lệnh truyền liệu  MOVE Ri, Rj  Một số ví dụ lệnh MOVE: Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 21 https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm lệnh truyền liệu  LOAD đích, nguồn – ví dụ: LOAD Ri, M (địa chỉ) // RiM[địa chỉ]  STORE đích, nguồn – ví dụ: STORE M(địa chỉ), Ri // M[địa chỉ] ←Ri Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 22 https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm lệnh tính tốn số học  ADD đích, nguồn  SUB đích, nguồn  Ví dụ: ADD ADD SUB SUB AX, BX AL,74H CL, AL AX, 0405H // đích  đích + nguồn // đích  đích – nguồn // AX AX + BX // AL  AL + 74H // CL  CL – AL // AX  AX – 0405H Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 23 https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm lệnh tính tốn số học  Các lệnh tính tốn số học Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 24 https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm lệnh logic  AND đích, nguồn  OR đích, nguồn  Ví dụ: AND AL, BL Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 25 https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm lệnh dịch chuyển số học logic (SHIFT )  SRL (Shift Right Logical - dịch phải logic)  SLL (Shift Left Logical - dịch trái logic)  SRA (Shift Right Arithmetic - dịch phải số học)  SLA (Shift Left Arithmetic – dịch trái số học) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 26 https://fb.com/tailieudientucntt Các lệnh dịch chuyển Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 27 https://fb.com/tailieudientucntt Các lệnh dịch chuyển Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 28 https://fb.com/tailieudientucntt lệnh có điều kiện lệnh nhảy Nếu không (IF THEN ELSE ) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 29 https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc lệnh CISC RISC RISC CISC – Độ dài lệnh cố định (32 bit) – Sử dụng kiến trúc load-store lệnh xử lý liệu hoạt động ghi cách ly với lệnh truy cập nhớ – Một số lớn ghi đa dụng 32 bit – Có số lệnh (thường 100 lệnh) – Có số kiểu định vị – Có số dạng lệnh (một hai) – Chỉ có lệnh ghi đọc ô nhớ thâm nhập vào nhớ – Kích thước tập lệnh thay đổi – Giá trị nhớ dùng như toán hạng lệnh xử lý liệu – Có nhiều ghi, hầu hết để sử dụng cho mục đích riêng biệt – Có nhiều lệnh (khoảng 500) – Có nhiều kiểu định vị (xem phần 6.3.4) – Có nhiều dạng lệnh – Có nhiều lệnh khác thâm nhập vào nhớ – Giải mã lệnh logic kết nối phần cứng – Thực thi lệnh theo cấu trúc dòng chảy (xem hình 7.9 chương sau) – Một lệnh thực thi chu kì xung nhịp – Sử dụng nhiều code ROM giải mã lệnh – Các máy cũ phải hết dòng lệnh đến dòng lệnh khác – Cần nhiều chu kì xung nhịp để hồn thành lệnh Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 30 https://fb.com/tailieudientucntt Câu hỏi tập chương Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 31 https://fb.com/tailieudientucntt .. .6. 1 Phân loại kiến trúc lệnh  kiến trúc ngăn xếp (stack),  kiến trúc ghi tích lũy (Accumulator)  kiến trúc ghi đa dụng GPRA(general-purpose register architecture)... tham chiếu nhớ  Add R1, @(R3) Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com 19 https://fb.com/tailieudientucntt 6. 4 Bộ lệnh  Quá trình biên dịch ngơn ngữ máy Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com... khơng cách xếp thứ tự byte Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6. 3 Mã hóa tập lệnh  Các trường mã hóa: – Opcode – Địa Vũ Đức Lung Khoa KTMT CuuDuongThanCong.com