Tài liệu CHƯƠNG 5 MỨC MÁY THÔNG THƯỜNG ppt

Các chế độ địa chỉ Địa chỉ tức thời  Phần địa chỉ của chỉ thị chứa chính toán hạng đó  Không có bộ nhớ tham chiếu để lấy dữ liệu  Thực hiện nhanh  Phạm vi bị giới hạn Instruction Op

CHƯƠNG 5

MỨC MÁY THÔNG

THƯỜNG

Địa chỉ logic và địa chỉ vật lý

Địa chỉ logic và địa chỉ vật lý

 Xét đoạn bộ nhớ có địa chỉ thay đổi từ 0000h ÷ FFFFh (chiều dài đoạn là 64 KB).

đoạn, là độ lệch (offset) từ vị trí 0 của một đoạn cho trước

 Ví dụ : như địa chỉ logic 0010h của đoạn mã

trong hình trên sẽ có địa chỉ thật sự là 28000h + 0010h = 28010h

 Địa chỉ này gọi là địa chỉ vật lý Địa chỉ vật lý

chính là địa chỉ thật sự xuất hiện ở bus địa chỉ,

nó có chiều dài 20 bit

Khuôn dạng lệnh

  Chương trình bao gồm một dãy các chỉ thị, mỗi chỉ thị chỉ rõ một hành động cụ thể nào đó

 Một phần chỉ thị gọi là Opcode – mã phép toán

 Chỉ thị có thể không có địa chỉ hoặc có nhiều địa chỉ

3. Độ dài word của máy là bội số nguyên của chiều

dài ký tự: nếu mã ký tự có k bit thì chiều dài word cần phải là k, 2k, 3k, …  tránh lãng phí không gian nhớ chứa ký tự

4. Số bit trong trường địa chỉ càng ngắn càng tốt

Khuôn dạng lệnh

 Mở rộng mã chỉ thị

 Chỉ thị có (n+k) bit:

 opcode: dài k bit  có 2 k chỉ thị

 address: dài n bit  đánh được 2 n ô nhớ

 opcode: dài k-1 bit  có 2 k-1 chỉ thị

 address: dài n+1 bit  đánh được 2 n+1 ô nhớ

  số chỉ thị chỉ còn một nửa, số ô nhớ tăng gấp

đôi

Khuôn dạng lệnh

 Nếu nhà thiết kế cần 15 chỉ thị 3 địa chỉ, 14 chỉ thị 2 địa chỉ, 31 chỉ thị 1 địa chỉ, 16 chỉ thị không có địa chỉ nào làm thế nào?

Mã chỉ thị 8 bit

Mã chỉ thị 12 bit

Mã chỉ thị 16 bit

16 chỉ thị không có địa chỉ

Khuôn dạng lệnh

 Lệnh tham chiếu bộ nhớ

 12bit để xác định địa chỉ

 3 bit xác định mã lệnh

 1 bit để xác định kiểu định địa chỉ

 I=0: định địa chỉ trực tiếp

 I=1 định địa chỉ gián tiếp

15 14 12 11 0

AND 0xxx 8xxx And từ nhớ vào thanh ghi AC

ADD 1xxx 9xxx Add từ nhớ vào thanh ghi AC

LDA 2xxx Axxx Load từ nhớ vào thanh ghi AC

STA 3xxx Bxxx Lưu nội dung của thanh ghi AC vào bộ nhớ

BUN 4xxx Cxxx Rẽ nhánh không điều kiện

BSA 5xxx Dxxx Rẽ nhánh và lưu lại địa chỉ cũ

ISZ 6xxx Exxx Tăng và skip nếu nội dung bằng 0

SPA 7010 Giữ lệnh tiếp theo nếu AC dương SNA 7008 Giữ lệnh tiếp theo nếu AC âm SZA 7004 Giữ lệnh tiếp theo nếu AC=0 SZE 7002 Giữ lệnh tiếp theo nếu bit nhớ bằng 0 HLT 7001 Dừng máy tính

15 14 12 11 0

0 111 1000 0000 0000

15 14 12 11 0

0 111 0000 0010 0000

INP F800 Nhập ký tự vào thanh ghi AC

OUT F400 Lấy ký tự ra thanh ghi AC

SKI F200 Giữ cờ đầu vào

SKO F100 Giữ cờ đầu ra

ION F080 Khởi tạo chế độ ngắt

 Gián tiếp qua bộ nhớ

 Gián tiếp qua thanh ghi

 Chỉ số

 Thanh ghi

 Tương đối

Các chế độ địa chỉ

 Địa chỉ tức thời

 Phần địa chỉ của chỉ thị chứa chính toán hạng đó

 Không có bộ nhớ tham chiếu để lấy dữ liệu

 Thực hiện nhanh

 Phạm vi bị giới hạn

Instruction

Operand Opcode

Các chế độ địa chỉ

 Trực tiếp

 Địa chỉ trong chỉ thị là địa chỉ của ô nhớ chứa toán hạng

Address A Opcode

Instruction

Memory

Operand

Các chế độ địa chỉ

 Gián tiếp qua bộ nhớ

 Địa chỉ trong lệnh là địa chỉ ô nhớ chứa địa chỉ thứ 2 Địa chỉ thứ 2 là địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng

Address A Opcode

Instruction

Memory

Operand Pointer to operand

Address 2

Các chế độ địa chỉ

 Gián tiếp qua thanh ghi

Địa chỉ trong lệnh là địa chỉ thanh ghi Nội dung thanh ghi là địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng

Register Address R Opcode

Instruction

Memory

Operand Pointer to Operand

Registers

Address A

+

Các chế độ địa chỉ

 Tương đối

 Địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng được xác định bằng cách cộng địa chỉ trong lệnh với nội dung thanh ghi PC

Hoạt động của một phần tử (cell) nhớ

Thao tác đọc bộ nhớ - Bước 1

Address bus Data bus

CPU places address (XXXX) of the memory location on the address bus

Memory request Read

CPU gửi ra tín hiệu điều khiển Memory

Request và Read để cho biết nó có yêu cầu

đọc bộ nhớ

Thao tác đọc bộ nhớ - Bước 2

Address bus Data bus

Memory request Read

Accessed location at XXXX

Memory places data from the

accessed location onto the data bus

Thao tác đọc bộ nhớ - Bước 3

Address bus Data bus

Memory request

Read

Memory request Read

The CPU removes the Memory Request and Read signals

CPU latches the data into a register

Register

Thao tác ghi bộ nhớ - bước 1

Address bus Data bus

CPU places address (YYYY) of the memory location on the address bus

The CPU sends out a Memory Request control

signal to indicate that it wants to perform a memory operation

Memory request

Thao tác ghi bộ nhớ - bước 2

Address bus Data bus Memory request

CPU places the data from a register onto the data bus

Register

The CPU sends out a Write control signal to

indicate that valid data is available on the data bus

Write

Thao tác ghi bộ nhớ - bước 3

Address bus Data bus Memory request

Memory copies the data bus into the accessed location

Register

Write

Accessed location

at YYYY

The CPU removes the Write signal to complete

the memory write operation

Memory request Write

Lược đồ nhớ

 Là cách mô tả bộ nhớ của hệ thống thông qua hàng dọc;

có nghĩa là biểu diễn mô hình ma trận nhớ trong đó các hàng sẽ tương ứng với các đơn vị nhớ Trong một vùng địa chỉ nhớ gồm các phân vùng nhỏ chứa các nguồn tài nguyên riêng biệt

Địa chỉ thấp

Địa chỉ cao

Lược đồ nhớ

 Kích thước các dữ liệu được lưu trong bộ nhớ chính là số lượng các bit có thể lưu trong một đơn vị nhớ là cố định và chính bằng số các cột trong ma trận nhớ đó

 Một đoạn dữ liệu:

 Các đoạn mã của chương trình, các dữ liệu…

 Được lưu trong một địa chỉ duy nhất hay chính là các hàng trong bộ nhớ đó

 Một số đoạn trong bộ nhớ được thiết kế dành riêng cho các mục đích đặc biệt

 Ví dụ: BIOS, Hệ điều hành

Lược đồ nhớ

 Kích thước không gian nhớ: số lượng các đơn vị nhớ

 Ví dụ: không gian nhớ 2m, m là đường địa chỉ cần có của bộ VXL

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Giải mã địa chỉ là một cách sử dụng địa chỉ để cho phép tại một thời điểm chỉ có một thiết nhớ làm việc trong khi các thiết bị khác không được cấp phép

 Địa chỉ đầy đủ được chia ra làm hai nhóm;

 Nhóm thứ nhất được sử dụng để xác định thiết bị nhớ

 Nhóm thứ hai xác định đơn vị nhớ trong thiết bị nhớ được lựa chọn

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Để chia một địa chỉ ra thành hai nhóm như trên cần phải biết được độ lớn của thiết bị nhớ đó và không gian nhớ là bao nhiêu?

 Kích thước không gian nhớ của thiết bị : 2m, m là số đường địa chỉ đến thiết bị đó

a m-1 a m-2 a m-3 … a k a k-1 a k-2 … a 2 a 1 a 0

m-k bit dùng để xác định thiết bị nhớ

k bit còn lại được nối trực tiếp đến thiết bị nhớ

 Ta thấy, các bit có trọng số cao luôn để thực hiện việc

cho phép hay không cho phép thiết bị nhớ hoạt động,

các bit có trọng số thấp được dùng để truy cập vào đơn

vị nhớ

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Ví dụ, một thiết bị nhớ có 28 đường địa chỉ , ta có

228=256Mega đơn vị nhớ Có nghĩa là phải sử dụng

28 bit địa chỉ để xác định đơn vị nhớ trong thiết bị đó Tất cả các Bit còn lại trong địa chỉ đầy đủ đó sẽ được

sử dụng để kích hoạt hay không kích họat thiết bị.

 Bộ VXL cũng thông qua các bit còn lại này để xác định bộ nhớ sẽ được đặt ở đâu trong lược đồ nhớ.

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Kích thước bộ nhớ cùng với số lượng các đường địa chỉ cần thiết để truy cập vào tất cả các đơn vị nhớ trong lược đồ nhớ đó

Kích thước nhớ Số đường dữ liệu Kích thước nhớ Số đường dữ liệu

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Ví dụ: Có một bộ VXL có không gian nhớ là 256Meg đang có địa chỉ là 35E3C03 truy cập vào một thiết bị nhớ

có dung lượng là 16Meg Vậy

 Cần bao nhiêu đường địa chỉ để cho phép kích hoạt thiết

bị nhớ có không gian nhớ là 16 Meg này?

 Địa chỉ nào trong thiết bị nhớ 16 Meg là địa chỉ sẽ được sử dụng để truyền nhận dữ liệu

 Địa chỉ thấp nhất trong bản đồ nhớ của thiết bị nhớ 16 Meg

là bao nhiêu?

 Địa chỉ cao nhất trong bản đồ nhớ của thiết bị nhớ 16 Meg

là bao nhiêu?

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Ví dụ: Có một bộ VXL có không gian nhớ là 256Meg đang có địa chỉ là 35E3C03 truy cập vào một thiết bị nhớ có dung lượng là 16Meg Vậy

 Số đường địa chỉ để cho phép kích hoạt thiết bị nhớ có không gian nhớ 16M là:

Các kiểu chỉ thị

 Các chỉ thị vận chuyển dữ liệu: vd: copy dữ liệu

 Các chỉ thị cho phép toán 2 ngôi

 Các chỉ thị cho phép tóan một ngôi

 Các chỉ thị so sánh và nhảy có điều kiện

 Các chỉ thị gọi chương trình con

 Các chỉ thị lặp

 Các chỉ thị vào/ra