Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ: Chương 4 - Huỳnh Tổ Hạp

Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 4: Tổ chức bộ xử lý cung cấp cho người học các kiến thức về tổ chức máy tính bao foomg: Khái quát về máy tính, mã lệnh, tập lệnh, định thời và điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương Tổ chức xử lý z Nội dung z z (TỔ CHỨC MÁY TÍNH) z Tổ chức máy tính gồm: z z z z Giới thiệu máy tính Cách hoạt động máy tính qua mệnh đề ghi Các ghi Cấu trúc định thời, điều khiển Tập lệnh Chương trình: z Tập lệnh xác định tác vụ, tác tố trình tự xử lý 7.1 Mã lệnh z Lệnh máy: z z z z mã nhị phân xác định dãy vi tác vụ (Mã lệnh) Lưu nhớ (cùng với liệu) Máy tính đọc lệnh nhớ lưu vào ghi điều khiển (thanh ghi lệnh) Mạch điều khiển diễn dịch mã nhị phân lệnh thi hành qua dãy vi tác vụ CPU z ƒ ƒ ƒ z Phần xác định ghi / từ nhớ chứa tác tố / kết ƒ ƒ z Nhóm bit xác định tác vụ: cộng, trừ, nhân, dịch bù Số bit dành cho mã tác vụ tùy theo số tác vụ máy Thanh ghi xác định qua mã xác định ghi Từ nhớ xác định qua địa (Có nhiều cách xếp mã nhị phân lệnh tùy theo kiến trúc máy) Chương trình Dãy vi tác vụ Tổ chức chương trình z VD: với tổ chức máy tính đơn giản (h 7.1) ƒ Cấu trúc: z Mã tác vụ (phần nhất) ƒ Bộ nhớ Thanh ghi lệnh Mạch điều khiển z Bộ nhớ 4096 từ nhớ 16 bit Ỉ Địa 12 bit Cịn lại bit dành cho Mã lệnh Thanh ghi tích lũy (AC – ACcumulator) Dữ liệu z Địa gián tiếp: ƒ ƒ ƒ Địa trực tiếp: phần mã lệnh địa tác tố Địa gián tiếp: phần mã lệnh địa từ nhớ chứa địa tác tố Bit đầu mã tác vụ (I: Indirect) cho biết kiểu địa chỉ: : trực tiếp, 1: gián tiếp 7.2 Tập ghi z z Các ghi máy tính (b 7.1) (h 7.3) VD: (h 7.2) ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ PC: Program Counter AR: Address Register IR: Instruction Reg DR: Data Reg AC: Accumulator TR: Temporary Reg INPR: Input Reg OUTR: Output Reg 7.3 Tập lệnh z z Hệ thống Bus nối ghi nhớ (h 7.4) z Nhận xét: Địa nhớ : AR Dữ liệu tính tốn: DR Kết : AC z Tập hợp mã lệnh Có dạng mã lệnh: tham chiếu nhớ, ghi, nhập xuất z Mã lệnh 000 đến 110 : ƒ ƒ z I = : Lệnh tham chiếu nhớ với địa trực tiếp I = : Lệnh tham chiếu nhớ với địa gián tiếp (Indirect) Mã lệnh 111 ƒ ƒ I = : Lệnh tham chiếu ghi I = : Lệnh nhập – xuất (Input / Output) 7.4 Định thời điều khiển z Tập lệnh đầy đủ: có đủ số lệnh cho loại: z z z z z Lệnh số học, luận lý dịch Lệnh chuyển liệu vào nhớ th/ghi xử lý Lệnh điều khiển chương trình lệnh kiểm điều kiện trạng thái Lệnh nhập xuất VD: Bảng 7.2, trang 102 (sẽ tìm hiểu kỹ sau) ƒ ƒ ƒ ƒ LDA: Load (nạp từ nhớ vào AC) STA: Store (lưu trữ AC vào nhớ) CLA: Clear (xóa AC) CMA: Complement (bù AC) z z Định thời: mạch tạo xung đồng hồ Điều khiển: z Đơn vị điều khiển (Control Unit) : ƒ ƒ z Phát sinh tín hiệu điều khiển Cung cấp cho mạch dồn điều khiển Bus, ghi xử lý vi tác vụ cho mạch tích lũy Hai cách tổ chức điều khiển: ƒ ƒ ƒ Điều khiển cứng: luận lý điều khiển cài đặt (mạch tuần tự) qua cổng, mạch lật, mạch giải mã mạch số khác Điều khiển vi trình: thơng tin điều khiển lưu nhớ điều khiển (Khi thay đổi thiết kế, tổ chức điều khiển?) z z Lược đồ khối đơn vị điều khiển (h 7.6) ƒ z VD: Các thời hiệu điều khiển SC: Sequence Counter (đếm tuần tự) tạo dãy thời hiệu T0, T1, T2, Được xóa D3 = Ví dụ tổng hợp (tìm lệnh) ƒ ƒ ƒ SC = 0, T0 = T0: AR Å PC ƒ S3S2S1 = 010, LD (PC) = T1: IR Å M[AR], PC Å PC + ƒ Read (Mem) = 1, S3S2S1 = 111, LD (IR) = 1, INR (PC) = ... OUTR: Output Reg 7.3 Tập lệnh z z Hệ thống Bus nối ghi nhớ (h 7 .4) z Nhận xét: Địa nhớ : AR Dữ liệu tính tốn: DR Kết : AC z Tập hợp mã lệnh Có dạng mã lệnh: tham chiếu nhớ, ghi, nhập xuất z Mã... (Input / Output) 7 .4 Định thời điều khiển z Tập lệnh đầy đủ: có đủ số lệnh cho loại: z z z z z Lệnh số học, luận lý dịch Lệnh chuyển liệu vào nhớ th/ghi xử lý Lệnh điều khiển chương trình lệnh... kế, tổ chức điều khiển?) z z Lược đồ khối đơn vị điều khiển (h 7.6) ƒ z VD: Các thời hiệu điều khiển SC: Sequence Counter (đếm tuần tự) tạo dãy thời hiệu T0, T1, T2, Được xóa D3 = Ví dụ tổng hợp