Slide kiến trúc máy tính chương 3 bộ xử lý trung tâm CPU

.c om cu u du o ng th an co ng BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÁY TÍNH CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om CÁC THÀNH PHẦN CỦA CPU ng CPU Registers an I/O th CPU ng System Bus Arithmetic and Logic Unit co Computer cu u du o Memory Internal CPU Interconnection Control Unit CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om CẤU TRÚC BÊN TRONG CPU CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om NHIỆM VỤ CỦA CPU  Nhận lệnh (fetch instruction): CPU đọc lệnh từ  ng co an th cu u  ng  du o  nhớ Giải mã lệnh (decode instruction ): xác định thao tác mà lệnh yêu cầu Nhận liệu (fetch data): nhận liệu từ nhớ cổngvào/ra Xử lý liệu (process data): thực phép toán số hay logic với liệu Ghi liệu (write data): ghi liệu nhớ cổng vào/ra CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om CHU KỲ LỆNH CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om CHU KỲ LỆNH  Nhận lệnh ng  Giải mã lệnh co  Nhận toán hạng ng du o cu u  Ngắt th  Cất toán hạng an  Thực lệnh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om NHẬN LỆNH  CPU đƣa địa lệnh cần nhận từ đếm cu u du o ng th an co ng chƣơng trình PC bus địa  CPU phát tín hiệu điều khiển đọc nhớ  Lệnh từ nhớ đƣợc đặt lên bus liệu đƣợc CPU copy vào ghi lệnh IR  CPU tăng nội dung PC để trỏ sang lệnh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om GIẢI MÃ LỆNH  Lệnh từ ghi lệnh IR đƣợc đƣa đến đơn vị cu u du o ng th an co ng điều khiển  Đơn vị điều khiển tiến hành giải mã lệnh để xác định thao tác phải thực  Giải mã lệnh xảy bên CPU CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om NHẬN DỮ LIỆU  CPU đƣa địa toán hạng bus địa ng  CPU phát tín hiệu điều khiển đọc co  Tốn hạng đƣợc đọc vào CPU cu u du o ng th an  Tƣơng tự nhƣ nhận lệnh 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om TẬP THANH GHI (REGISTERS)  Tập hợp ghi nằm CPU ng  Chứa thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt co an th cu  ng  du o  u  động thời điểm CPU Đƣợc coi mức hệ thống nhớ Tuỳ thuộc vào xử lý cụ thể Số lƣợng ghi nhiều  tăng hiệu CPU Có hai loại ghi: ghi lập trình đƣợc, ghi khơng lập trình đƣợc 30 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om PHÂN LOẠI THANH GHI THEO CHỨC NĂNG  Thanh ghi địa chỉ: quản lý địa ngăn nhớ ng co du o cu  u  ng th  an  hay cổng vào-ra Thanh ghi liệu: chứa tạm thời liệu Thanh ghi đa năng: chứa địa liệu Thanh ghi điều khiển/trạng thái: chứa thông tin điều khiển trạng thái CPU Thanh ghi lệnh: chứa lệnh đƣợc thực 31 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om MỘT SỐ THANH GHI ĐIỂN HÌNH  Các ghi địa chỉ: cu u du o ng th an co ng Bộ đếm chƣơng trình PC (Program Counter) Con trỏ liệu DP (Data Pointer) Con trỏ ngăn xếp SP (Stack Pointer) Thanh ghi sở ghi số (Base Register & Index Register)  Các ghi liệu  Thanh ghi trạng thái 32 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om BỘ ĐẾM CHƢƠNG TRÌNH (PC) cu u du o ng th an co trỏ lệnh IP  Giữ địa lệnh đƣợc nhận vào  Sau lệnh đƣợc nhận vào, nội dung PC tự động tăng để trỏ sang lệnh ng  Còn đƣợc gọi 33 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THANH GHI CON TRỎ DỮ LIỆU (DP)  Chứa địa ngăn nhớ liệu mà CPU cu u du o ng th an co ng muốn truy nhập 34 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om NGĂN XẾP (STACK)  Ngăn xếp vùng nhớ có cấu trúc LIFO (Last In ng co an th cu  ng  du o  u  – First Out) Ngăn xếp thƣờng dùng để phục vụ cho chƣơng trình Đáy ngăn xếp ngăn nhớ xác định Đỉnh ngăn xếp thông tin nằm vị trí ngăn xếp Đỉnh ngăn xếp bị thay đổi 35 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt  SP chứa địa ngăn cu u du o ng th an co ng nhớ đỉnh ngăn xếp  Khi cất thông tin vào ngăn xếp: nội dung SP tự động giảm, thông tin đƣợc cất vào ngăn nhớ đƣợc trỏ SP  Khi lấy thông tin khỏi ngăn xếp: thông tin đƣợc đọc từ ngăn nhớ đƣợc trỏ SP, nội dung SP tự động tăng  Khi ngăn xếp rỗng, SP trỏ vào đáy c om CON TRỎ NGĂN XẾP (SP) 36 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ghi sở: chứa địa ngăn nhớ sở (địa sở)  Thanh ghi số: chứa độ lệch địa ngăn nhớ mà CPU cần truy nhập so với ngăn nhớ sở (chỉ số)  Địa ngăn nhớ cần truy nhập = địa sở + số c om THANH GHI CƠ SỞ VÀ THANH GHI CHỈ SỐ cu u du o ng th an co ng  Thanh 37 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om CÁC THANH GHI DỮ LIỆU  Chứa liệu tạm thời kết cu u du o ng th an co ng trung gian  Cần có nhiều ghi liệu  Các ghi số nguyên: 8, 16, 32, 64 bit  Các ghi số dấu chấm động 38 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THANH GHI ĐA NĂNG (8086/8088)  Có nhiệm vụ ghi tham số cho mã lệnh,  ng co an th cu u  ng  du o  nơi lệnh trả kết sau đƣợc thực AX (accumulator, 16 bit): chứa kết thao tác lệnh BX (base, 16 bit) : chứa địa sở bảng lệnh XLAT CX (count, 16 bit): chứa số lần lặp trƣờng hợp lệnh LOOP DX (data, 16 bit): AX tham gia vào thao tác phép nhân ghi hia số 16 bit 39 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THANH GHI ĐOẠN (8086/8088)  CS (code segment, 16 bit): phối hợp với trỏ cu u du o ng th an co ng lệnh IP để ghi địa mã lệnh nhớ  DS (data segment, 16 bit): phối hợp với ghi số SI DI để đánh địa cho liệu  SS (stack segment, 16 bit) : địa đỉnh ngăn xếp đƣợc biểu diễn với trỏ ngăn xếp SP SS:SP  ES (extra segment, 16 bit): dùng để đánh địa chuỗi 40 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THANH GHI CON TRỎ VÀ CHỈ SỐ (8086/8088)  IP (instruction pointer): địa đoạn đƣợc ghi  ng co an th cu u  ng  du o  CS (CS:IP) BP (base pointer): trỏ liệu nhớ mà địa đoạn đƣợc ghi DS (DS:BP) SP (stack pointer): trỏ vào đỉnh ngăn xếp mà địa đoạn đƣợc ghi SS (SS:SP) SI (source index): trỏ vào liệu mà địa đoạn đƣợc ghi DS (DS:SI) DI (destination index):trỏ vào đoạn liệu mà địa đoạn ghi DS(DS:DI) 41 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THANH GHI TRẠNG THÁI  Còn gọi ghi cờ (Flag Register) ng  Chứa thông tin trạng thái CPU co  Các cờ phép toán: báo hiệu trạng thái kết cu u du o ng th an phép toán  Các cờ điều khiển: biểu thị trạng thái điều khiển CPU 42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THANH GHI TRẠNG THÁI (8086/8088)  Bit 0: CF (carry flag) cờ nhớ cu u du o ng th an co ng CF=1 có nhớ mƣợn từ MSB  Bit 2: PF (parity flag) cờ parity PF phản ảnh tính chẵn (parity) tổng số bit có kết Cờ PF =1 tổng số bit kết chẵn  Bit 4: AF (auxliary carry flag) cờ nhớ phụ dùng cho phép tính với mã BCD AF = có nhớ mƣợn từ số BCD thấp (4 bit thấp) sang số BCD cao (4 bit cao)  Bit 6: ZF (zero flag) cờ rỗng, ZF = kết x x x x O D I T S Z x A x P 43 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt x C .c om THANH GHI TRẠNG THÁI (8086/8088)  Bit 7: SF (sign flag) cờ dấu, SF = kết âm  Bit 8: TF (trap flag) cờ bẫy, TF = vi xử lý chế độ cu u du o ng th an co ng chạy lệnh  Bit 9: IF (interrupt enable flag) cờ cho phép ngắt IF = cho phép yêu cầu ngắt che đƣợc (maskable interrupt) đƣợc tác động  Bit A: DF (direction flag) cờ hƣớng DF = CPU làm việc với chuỗi ký tự theo thứ tự từ phải sang trái (lùi)  Bit B: OF (overflow) cờ tràn OF =1 kết vƣợt ngồi giới hạn, xảy phép tính có dấu x x x x O D I T S Z x A x P 44 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt x C ... th an co ng c om CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÁY TÍNH CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om CÁC THÀNH PHẦN CỦA CPU ng CPU Registers an I/O th CPU ng System Bus Arithmetic and Logic... nằm CPU ng  Chứa thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt co an th cu  ng  du o  u  động thời điểm CPU Đƣợc coi mức hệ thống nhớ Tuỳ thuộc vào xử lý cụ thể Số lƣợng ghi nhiều  tăng hiệu CPU. .. xảy bên CPU CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om NHẬN DỮ LIỆU  CPU đƣa địa toán hạng bus địa ng  CPU phát tín hiệu điều khiển đọc co  Tốn hạng đƣợc đọc vào CPU cu u