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

Phần tiếp theo 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 quy trình thực hiện lệnh bao gồm: Chu kỳ lệnh, lệnh thanh ghi, lệnh bộ nhớ, lệnh nhập xuất. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chương Tổ chức xử lý Kiến thức trước z B QUY TRÌNH THỰC HIỆN LỆNH Tổ chức máy tính z Hệ thống bus, ghi z Đơn vị điều khiển z Tập lệnh Cấu trúc: Các dạng mã lệnh: ƒ Mã lệnh 000 đến 110 : ƒ I = : Lệnh tham chiếu nhớ với địa trực tiếp ƒ I = : Lệnh tham chiếu nhớ với địa gián tiếp (Indirect) ƒ Mã lệnh 111 ƒ I = : Lệnh tham chiếu ghi ƒ I = : Lệnh nhập – xuất (Input / Output) 4b.1 Chu kỳ lệnh z z Mỗi lệnh thực qua chu kỳ lệnh Gồm dãy tiểu chu kỳ (pha, giai đoạn) z z z z z z SC xóa tạo thời hiệu T0 Giai đoạn Tìm lệnh z z z z Cài đặt giai đoạn Tìm lệnh z Từ vi lệnh xác định tín hiệu điều khiển (điều khiển bus, ghi, nhớ, ) (Lặp thực lệnh dừng HLT) Tìm giải mã: z Lưu đồ chu kỳ lệnh Tìm lệnh Giải mã lệnh Đọc địa hiệu dụng từ nhớ (nếu lệnh có địa nhớ) Thực lệnh Khởi đầu, PC nạp địa chương trình z z T0: AR Å PC T1: IR Å M[AR], PC Å PC + Giai đoạn Giải mã lệnh z VD: H 8.1: Cài đặt mạch điều khiển cho g/đ Tìm lệnh ƒ T0: AR Å PC ƒ S2S1S0 = 010, LD (AR) = ƒ T1: IR Å M[AR], PC Å PC + ƒ Read (Mem) = 1, S2S1S0 = 111, LD (IR) = 1, INR (PC) = T2: D0, D7 Å Giải mã IR (12 – 14), AR Å IR (0 – 11), I Å IR (15) ƒ ƒ T0: AR Å PC ƒ S2S1S0 = 010, LD (AR) = T1: IR Å M[AR], PC Å PC + ƒ Read (Mem) = 1, S2S1S0 = 111, LD (IR) = 1, INR (PC) = z Xác định kiểu lệnh z Sau giải mã lệnh, Tại thời điểm T3, đơn vị điều khiển xác định loại lệnh vừa đọc (Nhắc lại) Các dạng mã lệnh ƒ Mã lệnh 000 đến 110 : ƒ I = : Lệnh tham chiếu nhớ với địa trực tiếp ƒ I = : Lệnh tham chiếu nhớ với địa gián tiếp (Indirect) ƒ Mã lệnh 111 ƒ I = : Lệnh tham chiếu ghi ƒ I = : Lệnh nhập – xuất (Input / Output) 4b.2 Lệnh (tham chiếu) ghi z z Nếu D7 = (mã tác vụ: 111) lệnh tham chiếu ghi / nhập xuất Nếu D7 = (mã tác vụ: 000 – 011) lệnh tham chiếu nhớ z Nếu I = 1: địa gián tiếp AR Å M[AR] z z z z (Khi D7 = 1, I = 0) Bit - 11 xác định 12 lệnh tham chiếu ghi Bảng 8.1 Lệnh tham chiếu ghi VD: lệnh CLA (Clear AC) (D7 I’ T3 = r) ƒ r B11 : AC Å ƒ D7 I’ T3 B11 : AC Å 4b.3 Lệnh (tham chiếu) nhớ z z lệnh nhớ ứng với Di = (i = 6) Địa hiệu dụng đặt AR ƒ ƒ z z ƒ ƒ z Tại T2 I = Tại T3 I = Lệnh nhớ bắt đầu T4 Chú ý: ƒ z Phải đưa liệu vào ghi Kết ghi vào AC ALU có đầu vào AC DR (Mã D0) AND (vào AC) Ý nghĩa: AC Å AC ∧ M[AR] z z z z z D0T4: DR Å M[AR] D0T5: AC Å AC ∧ DR, SC Å (Mã D1) (Mã D2) (Mã D3) ADD (vào AC) LDA (nạp từ nhớ vào AC) Load STA (lưu AC vào nhớ) Store (Bảng 8.2) *** z z (Mã D4) BUN (rẽ không điều kiện) Branch Uncondition z Thay đổi thứ tự thực lệnh 20 21 (Mã D5) BSA (rẽ lưu địa quay về) Branch and Store Address Để rẽ đến đoạn ch/trình (ch/trình con, thủ tục) z Lưu địa lệnh thực kế (đang nằm PC) vào vùng nhớ định (nằm đầu đoạn ch/trình con) z Chuyển th/hiện đến lệnh (đoạn ch/tr con) z Cuối đoạn ch/tr có lệnh nhảy khơng điều kiện với địa gián tiếp chứa vùng nhớ định z BSA 135 Lệnh th/hiện 135 136 21 Ch/trình (Mã D6) ISZ (tăng nhảy 0) BUN 135 4b.4 Lệnh nhập xuất z z VD thiết bị nhập: bàn phím, xuất: máy in Cấu hình nhập xuất z z z z z Cách gửi / nhận thông tin: Đơn vị gửi / nhận : ký tự (8 bit) Dãy thơng tin từ bàn phím dịch vào INPR Dãy thông tin cho máy in lưu OUTR INPR, OUTR ƒ ƒ z z Cơ chế nhập: Cờ nhập: FGI (= thông tin sẵn sàng th/bị nhập) để đồng tốc độ th/bị nhập máy ƒ (Ban đầu FGI Å 0) ƒ Khi nhấn phím, mã ký tự (8 bit) dịch vào INPR ƒ FGI Å ƒ Máy kiểm tra FGI = 1, INPR chuyển song song vào AC ƒ FGI Å (Mới nhấn phím khác) z FGI Å FGI INPR < - Nhập FGO Å AC Å INPR FGO Å liên lạc với giao tiếp (cổng) truyền thông liên lạc song song với AC (Hình 8.5) *** Cơ chế xuất: Cờ xuất: FGO (= thông tin sẵn sàng th/bị xuất) để đồng tốc độ th/bị xuất máy ƒ Ban đầu FGO Å ƒ Máy kiểm tra FGO = 1, th/tin chuyển song song từ AC vào OUTR ƒ FGO Å ƒ OUTR xuất thiết bị xuất, th/bị xuất in ký tự ƒ FGI Å (Mới xuất ký tự khác) FGO Å FGO OUTR Å AC FGO Å 0 Xuất < - OUTR FGO Å Lệnh nhập xuất z z z z z z z Quy trình ngắt ƒ ƒ ƒ z Chuyển thông tin vào AC Kiểm tra cờ Điều khiển ngắt Mã tác vụ: 1111 (D7 = I = 1) Xác định lệnh: IR (6 – 11) Cờ cho phép ngắt (IEN: Interrup Enable) ƒ Nếu IEN = 0, cờ (FGI, FGO) ngắt máy ƒ Nếu IEN = 1, máy bị ngắt Dùng mạch lật ngắt R Nếu R = 0, máy qua chu kỳ lệnh z z z Chu kỳ lệnh R Tìm lệnh, Giải mã lệnh Nhập/xuất IEN Th/hiện lệnh RÅ1 Chu kỳ ngắt z Khi nhập / xuất, máy trì việc kiểm tra bit cờ Do khác biệt tốc độ máy th/bị nhập xuất, cách truyền thông không hiệu Cách giải quyết: để th/bị báo cho máy sẵn sàng truyền Tính ngắt: cờ bật, máy tạm thời bị ngắt để xử lý nhập xuất VD Minh họa chu kỳ ngắt (h 8.7) Lưu địa quay Rẻ nhánh đến chương trình ngắt FGI Ngắt: FGO IEN Å RÅ0 ... đưa liệu vào ghi Kết ln ghi vào AC ALU có đầu vào AC DR (Mã D0) AND (vào AC) Ý nghĩa: AC Å AC ∧ M[AR] z z z z z D0T4: DR Å M[AR] D0T5: AC Å AC ∧ DR, SC Å (Mã D1) (Mã D2) (Mã D3) ADD (vào AC) LDA... ngắt máy ƒ Nếu IEN = 1, máy bị ngắt Dùng mạch lật ngắt R Nếu R = 0, máy qua chu kỳ lệnh z z z Chu kỳ lệnh R Tìm lệnh, Giải mã lệnh Nhập/xuất IEN Th/hiện lệnh RÅ1 Chu kỳ ngắt z Khi nhập / xuất, máy. .. kiểm tra bit cờ Do khác biệt tốc độ máy th/bị nhập xuất, cách truyền thông không hiệu Cách giải quyết: để th/bị báo cho máy sẵn sàng truyền Tính ngắt: cờ bật, máy tạm thời bị ngắt để xử lý nhập