kiến trúc máy tính pham tuan son bài04 bo xử lý sinhvienzone com

Bài 04: Cấu trúc hoạt động Bộ xử lý Phạm Tuấn Sơn ptson@fit.hcmus.edu.vn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc máy tính Máy tính Bộ xử lý Bộ nhớ (Central (Main Processing Memory) Unit) Hệ thống kết nối (Bus) Thiết bị nhập xuất (Input Output) Máy tính (Computer) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thực thi chương trình CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cấu trúc xử lý Lưu trữ tạm liệu để ALU, CU xử lý điều khiển Computer System Bus Bộ xử lý (CPU) Thanh ghi (Registers) I/O Xử lý, tính toán liệu lưu ghi Đơn vị xử lý (Arithmetic & Logic Unit) CPU Internal Bus Memory Đơn vị điều khiển (Control Unit) Kết nối thành phần CU, ALU Register CPU CuuDuongThanCong.com Điều khiển xử lý ALU liệu ghi https://fb.com/tailieudientucntt Lệnh máy • Lệnh máy (machine instruction/ instruction/ machine code) dãy bit chứa yêu cầu mà xử lý phải thực • Cấu trúc lệnh máy thường gồm: – Mã thao tác (opcode): cho biết lệnh thực thao tác (+ –, and, or, …) – Các toán hạng (operand): cho biết đối tượng bị tác động thao tác mã thao tác (thanh ghi, vùng nhớ, số, …) • Mỗi xử lý hiểu số lệnh với vài cấu trúc định CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thực thi chương trình… …cụ thể CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hoạt động CPU • Xử lý lệnh máy qua bước, gọi chu kỳ lệnh (instruction cycle) – Nạp lệnh (Fetch) • Di chuyển lệnh từ nhớ vào ghi – Thực thi lệnh • Giải mã lệnh thực thao tác yêu cầu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Q trình nạp lệnh • • • • MAR ß (PC) MBR ß Memory IR ß (MBR) PC ß (PC) + • Thanh ghi MAR (Memory Address Register) – Lưu địa gửi ra/ nhận vào từ bus địa • Thanh ghi MBR (Memory Buffer Register) – Lưu giá trị gửi ra/ nhận vào từ bus liệu • Thanh ghi PC (Program Counter) – Lưu địa lệnh nạp • Thanh ghi IR (Instruction Register) – Lưu lệnh xử lý • • Bộ xử lý di chuyển lệnh từ vùng nhớ có địa ghi PC vào ghi IR Mặc định, giá trị ghi PC tăng lượng chiều dài lệnh nạp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quá trình thực thi lệnh • Bộ xử lý giải mã lệnh ghi IR thực thao tác yêu cầu như: – Thực phép tính số học luận lý – Thực di chuyển liệu ghi nhớ – Thực di chuyển liệu ghi thiết bị nhập xuất – Thực thao tác điều khiển rẽ nhánh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ví dụ q trình xử lý lệnh CPU Nạp lệnh Thực thi lệnh Cấu trúc lệnh bit 12 bit Mã thao tác Địa Các ghi: PC, IR, AC Mã thao tác 0001 = Nạp liệu từ “địa chỉ” vào ghi AC 0010 = Lưu liệu từ ghi AC vào nhớ “địa chỉ” 0101 = Cộng dồn giá trị “địa chỉ” vào ghi AC 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chu kỳ lệnh tổng quát Tính địa lệnh Nạp lệnh Giải mã lệnh Tính địa toán hạng Nạp toán hạng Thực thi lệnh Tính địa tốn hạng chứa kết Ghi kết 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ngắt • Ngắt (Interrupt) chế cho phép ngắt q trình thực thi thơng thường lệnh xử lý để phục vụ công việc khác nhập xuất • Một số loại ngắt – Ngắt chương trình • Debug chương trình • Trường hợp tràn số, chia cho 0,… – Ngắt đồng hồ • Được phát sinh định bên xử lý • Được sử dụng mơi trường đa nhiệm – Nhập xuất • Ví dụ: nhập ký tự,… – Lỗi phần cứng • Ví dụ: lỗi truyền liệu, 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Q trình phục vụ ngắt • • • Bộ xử lý kiểm tra ngắt thực thi xong lệnh dựa vào tín hiệu ngắt Nếu khơng có ngắt, nạp lệnh có địa PC Nếu có ngắt: – – – – – Tạm ngừng thực thi tiếp lệnh chương trình thực Lưu lại liệu thực dang dở chương trình Đặt địa bắt đầu thủ tục xử lý ngắt vào ghi PC Xử lý ngắt Khôi phục liệu thực dang dở chương trình bị ngắt tiếp tục thực chương trình 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tham khảo • Chương 12, William Stallings 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... CuuDuongThanCong .com https://fb .com/ tailieudientucntt Cấu trúc xử lý Lưu trữ tạm liệu để ALU, CU xử lý điều khiển Computer System Bus Bộ xử lý (CPU) Thanh ghi (Registers) I/O Xử lý, tính tốn liệu...Cấu trúc máy tính Máy tính Bộ xử lý Bộ nhớ (Central (Main Processing Memory) Unit) Hệ thống kết nối (Bus) Thiết bị nhập xuất (Input Output) Máy tính (Computer) CuuDuongThanCong .com https://fb .com/ tailieudientucntt... ALU liệu ghi https://fb .com/ tailieudientucntt Lệnh máy • Lệnh máy (machine instruction/ instruction/ machine code) dãy bit chứa yêu cầu mà xử lý phải thực • Cấu trúc lệnh máy thường gồm: – Mã thao