Bài giảng cấu trúc máy tính chương 4

Đơn vị số học và logic ALU Chức năng: thực các phép toán số học và logic Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo,... 4.2 Tập thanh ghi Phân loại thanh ghi theo chức năng địa chỉ

Chương 4

Bộ xử lý trung tâm

4.1 Cấu trúc của CPU

4.2 Tập lệnh (Instruction File) 4.3 Hoạt động của CPU

4.4 Kiến trúc Intel

4.1 Cấu trúc của CPU

Nhiệm vụ CPU: thực hiện lệnh của chương trình

toán số học và logic đối với dữ liệu

cổng vào ra

Control Data Address Bus Bus Bus

System bus

Cấu trúc Máy tính

b Đơn vị số học và logic (ALU)

Chức năng: thực các phép toán số học và logic

Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo,

Logic: AND, OR,XOR, NOT, dịch bit,…

 Mô hình kết nối của ALU

Dliệu vào từ thanh ghi

T.h điều khiển ALU

Kết quả

Thanh ghi cờ

c Đơn vị điều khiển

Chức năng:

quyết đáp ứng yêu cầu đó

Cấu trúc Máy tính

c Đơn vị điều khiển

 Mô hình kết nối đơn vị điều khiển

Thanh ghi l ệ nh

Các cờ

Clock

T.h yêu cầu từ BUS hệ thống

Control Unit

T h điều khiển bên trong CPU

T.h điều khiển đến BUS hệ thống

BUS ĐIỀU KHIỂN

c Đơn vị điều khiển

 Các thông tin kết nối đến CU

CPU cũng như trạng thái thực hiện các phép toántrong ALU

thanh ghi, ALU

hay cổng vào ra

Cấu trúc Máy tính

4.2 Tập thanh ghi

 Chức năng

thanh ghi và có tốc độ truy xuất cực nhanh

điểm hiện tại của CPU

tăng hiệu năng CPU

không lập trình được

4.2 Tập thanh ghi

 Phân loại thanh ghi theo chức năng

địa chỉ của ngăn nhớ hay cổng vào ra

tạm thời

địa chỉ đều được

tin về trạng thái CPU

hiện

Đáy Stack

Thanh ghi cơ sở

Thanh ghi chỉ số

300 301 302 303 304 305

Cấu trúc Máy tính 306 117

4.2 Tập thanh ghi

 Các thanh ghi dữ liệu

&Thanh ghi cờ (FR: Flag Register)

cấm ngắt

Cấu trúc Máy tính

4.3 Tập lệnh

Giới thiệu chung về tập lệnh

tích và hiểu để thực hiện thao tác mà lệnh đó yêu cầu

hiệu gợi nhớ ADD, MOV, IN, OUT, SHL, ROL,…

 Đây tựa của câu lệnh của hợp ngữ

(Lập ASSEMBLY)

thao tác mà bộ vi xử lý cần phải thực hiện.

chứa các toán hạng mà mã thao tác sẽ tác động

nói,…

 Lệnh Lock : Cấm không cho

chuyển nhượng BUS

 Lệnh Unlock: cho phép chuyển

nhượng BUS

 Nội dung của thanh ghi

 Nội dung của ngăn nhớ hay cổng vào ra

 Các phương pháp định địa chỉ thông dụng:

 Định địa chỉ tức thời

 Định địa chỉ thanh ghi

 Định địa chỉ trực tiếp

 Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi

 Định địa chỉ gián tiếp

 Định địa chỉ dịch chuyển

Định địa chỉ tức thì

nst ADD R1, co

toán hạng

 Đây chỉ có thể là toán hạng nguồn

Cấu trúc Máy tính

Định địa chỉ thanh ghi

T

có tên trong trường địa chỉ toán hạng

Tập thanh ghi

Toán hạng

Định địa chỉ trực tiếp

trong trường địa chỉ toán hạng

Bộ nhớ

Toán hạng

Cấu trúc Máy tính

Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi

nhớ có địa chỉ được chỉ

Trường địa chỉ toán hạng

lưu trữ tên thanh ghi đó

định

là thanh ghi con trỏ

Định địa chỉ gián tiếp qua ngăn nhớ

Bộ nhớ

Toán hạng

 Địa chỉ toán hạng = Nội dung thanh ghi + hằng số

4.4 Hoạt động của CPU

nhận toán hạng, thực hiện lệnh, cất toán hạng, ngắt

Nhận

lệnh

Nhận toán hạng

Cất toán hạng

Tính Địa

thao tác

Tính địa chỉ toán hạng

Thao tác dl

Tính địa chỉ toán hạng

KT ngắt

và ngắt