Nội dung chương 3 trình bày đến người học những vấn đề liên quan đến Kiến trúc tập lệnh, cụ thể như: Mở đầu, vi tác vụ thanh ghi, vi tác vụ số học, vi tác vụ luận lý, vi tác vụ dịch, ALU. Mời cá bạn cùng tham khảo!
Trang 1- Chương 3
Kiên trúc tập lệnh
3.0 Mở đầu
e_ Vi tác vụ: tác vụ xử lý dữ liệu lưu trên thanh ghi
e Kết quả là thay thế dữ liệu đã lưu hoặc chuyền sang
thanh ghi khác
e Có 4 loại vi tác vụ:
e Vi tác vụ thanh ghi
-_ chuyên thông tin từ thanh ghi này sang th/ghi khác
Ví tác vụ số học
3.1 Vi tác vụ thanh ghi
Chuyển thông tin nhị phân từ thanh ghi này sang th/ghi khác
s Ký hiệu mô ta day vi tac vu:
e Ménh dé (vi lénh) chuyén théng tin
= R2€R1
e Ménh đề lf - then
» lf(P= 1) then (R2 © R1)
°
+ Thực hiện phép tính số học với dữ liệu số trên thanh ghi
e Vi tac vy luan ly
+ _ Thực hiện các tác vụ thao tác bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi
e Vi tac vụ dịch
- Thực hiện các tác vụ dịch dữ liệu trên thanh ghi
| ooo eeee ee©°o© eeoe
amaa
thanh ghi sang
thanh ghi (hinh
6.2) (a) Block diagram
» P:R2€R1
Ky hiéu Diễn giải Ví dụ
Chữ (và số) | Thanh ghi MAR, R2
Ngoặc ( ) Một phần thanh ghi |R2(0—7), R2(L)
Mũi tên Chuyển thông tin R2 CR1
Dấu phẩy Hai tác vụ riêng R2<R1,R1<R2
Transfer occors lhere (b) Timing diagram bet)
Hình 6.2 Chuyển tù R1 sang R2 khi P=1
e Truyên qua bus
‹_Bus: tập các đường truyền dẫn tín hiệu
-_ Thường dùng bus cho chung mọi thanh ghi
-_ Tín hiệu điều khiển sẽ xác định thanh ghi nào được truyền
sya e
e Dat thanh ghi lén Bus: ° -_ VD: Hệ thống Bus dung cho 4 thanh ghi 4 bit (h 6.3) H
„ Hệ thống Bus dùng cho k th/ghi n bit sẽ có n mạch dồn k — 1.| Ê
Trang 2
common
Là 4x1 =e 4x1 | 4x1 4x1
9.3.3 :@
amelie h—IÌ~ —Ì bì 7 >] pel plc t—i« ol Poel ale
D Register C Register 8 Register 4
Hinh 6.3 H6é théng Bus cho 4 thanh ghi
© Truyền từ Bus vào thanh ghi: nối Bus với đường nhập
của thanh ghi và có tín hiệu nạp
-_ Truyền từ thanh ghi C sang thanh ghi R1:
Bus CC, R1 © Bus
e Bus 3 trang thái
e C6 thé tao Bus bang céng 3 trang thai thay cho mach dồn
e Céng 3 trạng thái: bổ sung tr/thái thứ 3: trở kháng cao, ngõ ra bị ngắt
-_ Thường dùng cổng đệm để thiết kế Bus (h 8.4)
e Bus dung céng đệm 3 trạng thái thay cho mạch dồn (h 6.5)
(So sánh với dùng mạch dôn)
Normal input A High-impedance if C0
Control input C
Hình 6.4 Ký hiệu cổng 3 trạng thái
Bus line for bit 0
0
5,
Select 1
2x4 decoder 2
Enable E
3
Hình 6.5 Bus ding céng 3 trạng thái
e Truyền qua bộ nhớ
s_ Truyền thông tin từ một từ nhớ ra ngoài: tác vụ Đọc
e_ Đưa thông tin từ ngoài vào bộ nhớ: tác vụ Ghi
e Ký hiệu: Từ nhớ có địa chỉ lưu trong thanh ghi AR: M[AR]
e VD: Doc / Ghi bé nhớ với địa chỉ chứa trong th/ghi AR, với
thanh ghi DR
Tac vu Doc: Read: DR € M[AR]
Tac vu Ghi: Write: M[AR] < DR
Trang 3
econ
0666
66
e_ Thực hiện phép tính số học với dữ liệu số trên thanh ghi
e Mạch cộng nhị phân
e Dung mạch toàn cộng (h 6.6)
Ỉ | —¬—% : ‘a By A B, Ay
FA PA FA FA
e Mạch cộng trừ nhị phân
e Thêm cổng XOR
se KhiM =0, cộng Khi M = 1, trừ (h 6.7)
e (Yêu cầu giải thích)
B, A 3 B,
cy
FA FA
G i
A;
\
G
FA
|
%
5;
Hình 6.7 Mạch cộng trù 4
e Mạch tăng nhị phân
e_ Có thể dùng mạch đếm
e Tang 1 cho thanh ghi:
Mạch tăng nhị phân (dùng mạch nửa cộng) (h 6.8)
e Mạch số học
e Dùng mạch cộng song song (h 6.9)
Hình 6.9 Mach sé
3.3 Vi tac vụ luận lý
e_ Thực hiện các tác vụ thao tác bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi
e_ Có 16 tác vụ luận lý khác nhau thực hiện trên 2 bit nhị phân
(b 6.6)
e Mạch thực hiện vi tác vụ luận lý Aj e_ Chỉ cần các cổng i
AND, OR, XOR,
NOT (h 6.10)
y VỤ
¡ị
4x1 MUX
(a) Logic diagram Hinh 6.10 Mét tAnd
Trang 4
e Ung dung:
ø _ Vi tác vụ luận lý cho phép thao tác riêng từng bit hoặc một phan
của thanh ghi
e_ Tác vụ Chọn đặt (thiết lập có chọn lựa):
đặt 1 vào các bit trong A tương ứng với vị trí các bit 1 trong B:
3.4 Vi tác vụ dịch
e _ Thực hiện các tác vụ dịch dữ liệu trên thanh ghi
e Dung đề truyền tuần tự dữ liệu
hoặc phôi hợp với tác vụ sô học, luận lý và tác vụ khác
e Dich luận lý (shl / shr : shift) e_ Chuyển 0 qua ngõ nhập dãy
e Dịch vòng / quay (cil / cir : circular shift)
e Quay vong cac bit & 2 đầu thanh ghi (nối ngõ xuất dãy với ngõ
nhập dãy)
e Dịch số học (ashl / ashr : arithmetic shift) e_ Khi thanh ghi lưu 1 số nhị phân có dấu
e«_ Dịch trái: nhân đôi - Dịch phải: chia đôi e_ Khi dịch phải, bit dấu được bảo toàn VD: 1000 (-8) > 1100 (-4)
e_ Khi dịch trái, tràn nếu Rn_¡#Ra_¿
A€AvB
e A 1010
B 1100
A 1110
e Tac vu Chon bu
e_ Tác vụ Chọn xóa
e Tác vụ Mặt nạ
e Tac vu Thay (dua tri méi vào nhóm bit)
Serial = 1 eae shift right (down)
input (lp) 1 for shift heft (up)
| Ls
9 MUX —"
e Cé thé dung
thanh ghi dich 2 : = ae ,
e Dung mạch tổ
e VD: Mach dich
tổ hợp 4 bit (h
o MUX — 1;
—t Serial
Inpst (r)
tị
nhá 14
3.5 ALU
e Don vi luan ly — s6 hoc (Arithmetic Logic Unit)
e Thay vì dùng các thanh ghi riêng để thực hiện các vi tác vụ
Dùng các thanh ghi lưu trữ nối với 1 đơn vị thao tác chung: ALU
e Để thực hiện 1 vi tác vụ, nội dung th/ghi được đưa vào ngõ nhap ALU, ALU thực hiện xong tác vụ, chuyền kết quả cho th/ghi đích
(h 6.13) HH Sv |¬ cârcsit
L Owe stage of ữ logic circuit :
e Cac tac vụ của ALU (b 6.8)
„8 tác vụ số học: với S3S2 = 00
- _4 tác vụ luận lý: với S3S2 = 01
» 2 tác vụ dịch: với S3S2 = 10 và 11
› Pa momolÐ VÌ '
› 1
KOw-eFFHFRFPoOoS *
Trang 5
Bai tap
e BT 48, 49, 50, 51 (trang 92)