Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 4: Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU) giới thiệu về cấu trúc cơ bản của CPU, tập lệnh, hoạt động của CPU, cấu trúc của các bộ xử lý tiên tiến, kiến trúc Intel, CPU 8086.
BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (Central Processing Unit - CPU) Nội dung 4.1 Cấu trúc CPU 4.2 Tập lệnh 4.3 Hoạt động CPU 4.4 Cấu trúc xử lý tiên tiến 4.5 Kiến trúc Intel 4.6 CPU 8086 Cấu trúc CPU Xem lại chương Cấu trúc CPU • Đơn vị điều khiển (Control Unit – CU) • Đơn vị số học logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU) • Tập ghi (Register File - RF) • Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit BIU) • Bus bên (Internal Bus) Nhiệm vụ CPU • Nhận lệnh (Fetch Instruction): CPU đọc lệnh từ nhớ • Giải mã lệnh (Decode Instruction): Xác định thao tác mà lệnh yêu cầu • Nhận liệu (Fetch Data): nhận liệu từ nhớ cổng vào-ra • Xử lý liệu (Process Data): thực phép toán số học hay phép toán logic với liệu • Ghi liệu (Write Data): ghi liệu nhớ hay cổng vào-ra ALU • Chức năng: Thực phép toán số học phép toán logic: – Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo dấu – Logic: AND, OR, XOR, NOT, phép dịch bit ALU- Phép toán Số học ALU Control Unit • Điều khiển nhận lệnh từ nhớ đưa vào ghi lệnh • Tăng nội dung PC để trỏ sang lệnh • Giải mã lệnh nhận để xác định thao tác mà lệnh u cầu • Phát tín hiệu điều khiển thực lệnh • Nhận tín hiệu u cầu từ bus hệ thống đáp ứng với yêu cầu Tín hiệu đến CU • Clock: tín hiệu nhịp từ mạch tạo dao động bên ngồi • Mã lệnh từ ghi lệnh đưa đến để giải mã • Các cờ từ ghi cờ cho biết trạng thái CPU • Các tín hiệu u cầu từ bus điều khiển Kiến trúc 64-bit (IA-64) • • • • Các ghi bên trong: 64 bit Xử lý phép toán số nguyên với 64-bit Xử lý phép tốn số dấu chấm động Khơng tương thích phần cứng với xử lý trước • Tương thích phần mềm cách giả lập mơi trường CPU 8086/88 • Vi xử lý 16 bit • Tuyến địa : A19 ÷ A0 ⇒ Quản lý 1MB nhớ (100 000H) – địa nhớ 00000 ÷ FFFFF • Tuyến liệu : D15 ÷ D0 (8086) / D7 ữ D0 (8088) ã Thc t s dụng tuyến địa liệu chung : AD7 ÷ AD0 ⇒ Cần mạch tách tuyến CPU 8086-8088 Quản lý nhớ CPU 8086 • Địa vật lý : dùng để thiết kế mạch – số 20 bit A19A18A17 A1A0 (00000 ữ FFFFF) ã a ch luận lý : dùng chương trình – thành phần segment : offset – Dùng ghi đoạn chứa segment – Dùng ghi đa dụng chứa offset Các lệnh Các lệnh Các lệnh Các lệnh Các lệnh Các lệnh Các lệnh ... dung 4.1 Cấu trúc CPU 4.2 Tập lệnh 4.3 Hoạt động CPU 4.4 Cấu trúc xử lý tiên tiến 4.5 Kiến trúc Intel 4.6 CPU 8086 Cấu trúc CPU Xem lại chương Cấu trúc CPU • Đơn vị điều khiển (Control Unit – CU)... tác • • • • • • • • Chuyển liệu Xử lý số học với số nguyên Xử lý logic Điều khiển vào-ra Chuyển điều khiển (rẽ nhánh) Điều khiển hệ thống Xử lý số dấu chấm động Xử lý liệu chuyên dụng Các lệnh chuyển... tra thơng qua cờ • CALL - Lệnh gọi chương trình con: – Cất nội dung PC (địa trở về) vị trí xác định (thường Stack) – Nạp vào PC địa lệnh chương trình • RETURN - Lệnh trở từ chương trình con: – Khơi