TỔ CHỨC CPU (8086 - 8088 - 80286) (cấu TRÚC máy TÍNH SLIDE) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

Trắc nghiệm, bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược và các ngành khác hay nhất có tại “tài liệu ngành Y dược hay nhất”; https://123doc.net/users/home/user_home.php?use_id=7046916. Slide bài giảng môn cấu trúc máy tính ppt dành cho sinh viên chuyên ngành công nghệ - kỹ thuật và các ngành khác. Trong bộ sưu tập có trắc nghiệm kèm đáp án chi tiết các môn, giúp sinh viên tự ôn tập và học tập tốt môn cấu trúc máy tính bậc cao đẳng đại học chuyên ngành công nghệ - kỹ thuật và các ngành khác

Bài 2

TỔ CHỨC CPU

(8086/8088/80286)

Nội dung

1) Kiến trúc tổng quát 80x86

2) Bộ vi xử lý 8086/8088

3) Mô hình lập trình của VXL 8086/80884) CPU địa chỉ hóa bộ nhớ

5) Bộ vi xử lý thực hiện lệnh

6) Bộ vi xử lý 80286

1 KIẾN TRÚC TỔNG QUÁT

• BIU (Bus Interface Unit – đơn vị giao tiếp bus)

nhận mã lệnh từ bộ nhớ và đặt vào hàng chờ lệnh; thực hiện mọi thao tác với bus (đọc/ghi)

• EU (Execute Unit – đơn vị thực thi) giải mã và

thực hiện các lệnh trong hàng

EU và BIU

• EU và BIU làm việc độc lập với nhau nên BIU có khả năng nhận một lệnh mới trong khi EU đang thực thi lệnh trước đó

• Khi EU đã thực hiện xong lệnh, nó sẽ lấy

mã lệnh kế tiếp trong hàng lệnh (instruction queue)

Xử lý đường ống (Pipelining)

• Giả sử chương trình gồm những lệnh sau:

Lệnh 1: thực thi không cần dữ liệu bộ nhớ

Lệnh 2: thực thi không cần dữ liệu bộ nhớ

Lệnh 3: thực thi không cần dữ liệu bộ nhớ

• Giả sử mỗi lệnh được CPU thực thi trong 3 chu

kỳ máy:

– Chu kỳ 1: CPU nhận lệnh (Instruction Fetch)

– Chu kỳ 2: CPU giải mã lệnh (Instruction Decode)

– Chu kỳ 3: CPU thực hiện lệnh (Execution)

CPU xử lý không đường ống:

CPU xử lý đường ống:

EU

EU

Nhận (1)

Nhận (2)

Nhận (3)

Chờ Giải mã

(1) Giải mã (2) Giải mã (3)

Nhận (1)

Giải

mã (1)

Thực thi (1)

Nhận (2)

Giải

mã (2)

Thực thi (2)

Nhận (3)

Giải

mã (3)

Thực thi (3)

Một số khó khăn cho Pipelining

• Trong thực tế, các lệnh không đều đặn về thời gian.

• Các lệnh có thể cần lấy dữ liệu từ bộ nhớ.

• Kết quả của lệnh có thể lưu vào bộ nhớ.

• Lệnh nhảy làm thay đổi trình tự chương trình.

3 điều kiện làm cho EU ở chế độ chờ

• Lệnh cần truy xuất đến một ô nhớ không ở trong hàng

BIU phải treo quá trình nhận lệnh và xuất ra địa chỉ của ô nhớ này

• Lệnh được thực thi là lệnh nhảy (jump) Khi nhận lệnh kế

tiếp tại địa chỉ do lệnh jump chỉ đến, EU phải đợi và tất cả các byte trong hàng phải bỏ.

• Lệnh có thời gian thực thi lớn Lệnh AAM (ASCII Adjust

for Multiplication) cần 83 chu kỳ xung nhịp để hoàn tất trong khi đó với 4 chu kỳ xung nhịp cho quá trình nhận lệnh thì hàng sẽ bị đầy.

5) Các chân khác: CLOCK, READY, TEST (vào)

BHE, QS0,QS1, LOCK (ra)

2.3 Cấu trúc nội của CPU 8086

Nối data bus Nối address bus

Các thanh ghi đoạn

Con trỏ lệnh

Bộ tính địa chỉ

Đơn vị

SH-LG

Thanh ghi

cờ

a) Tổ chức của EU

EU-Execution Unit.

Chức năng của EU: thực thi các phép tính xử lý dữ liệu Thành phần:

• Đơn vị số học và lô-gic ALU: Đơn vị tính toán SH-LG.

• Tập các thanh ghi: đa năng, con trỏ, chỉ số, trạng thái.

• Khối điều khiển của EU: Nhận, giải mã lệnh; điều

khiển

b) Tổ chức của BIU

Chức năng của BIU:

 Nhận trước các lệnh, cất tạm vào hàng đợi lệnh

 Đảm đương chức năng điều khiển bus, tạo địa chỉ

Thành phần:

 Đơn vị điều khiển BUS và tạo địa chỉ (Bus Control Unit)

 Hàng đợi lệnh (Instruction queue)

 Tập các thanh ghi địa chỉ đoạn: CS, DS, CS, ES

 Thanh ghi con trỏ lệnh: IP

Chức năng các đơn vị BIU

 Đơn vị điều khiển BUS và tạo địa chỉ (Bus Control

Unit & Address Generator): Tiếp nhận lệnh, trao đổi dữ

liệu và tạo địa chỉ vật lý từ địa chỉ logic

 Hàng đợi lệnh (Instruction queue): Là nơi lưu giữ tạm

thời các lệnh sẽ được thực hiện trong EU

 Tập các thanh ghi đ/c đoạn và con trỏ lệnh: Lưu địa

chỉ các đoạn bộ nhớ chương trình (CS), dữ liệu (DS), ngăn xếp (SS), dữ liệu mở rộng (ES) và đ/c offset của lệnh (IP)

3 Mô hình lập trình của VXL 8086/8088

Tập thanh ghi EU

14 thanh ghi bên trong 8086 và 8088

• Các thanh ghi đa năng: AX, BX, CX và DX (16 bit, r/w).

• Các thanh ghi chỉ số và con trỏ: SP, BP, SI, DI (16 bit, r/w).

• Các thanh ghi đoạn: CS, DS, SS, ES (16 bit, r/w).

• Thanh ghi con trỏ lệnh IP (Instruction Pointer) 16 bit,

read.

• Thanh ghi cờ (Flag register) 16 bit, read.

 Ví dụ về sự thay đổi trạng thái các cờ.

Xác định xem các phép tính sau ảnh h ưởng lên các cờ như thế nào?

4 CPU ĐỊA CHỈ HÓA BỘ NHỚ

Thanh ghi ®o¹n:Thanh ghi lÖch

Thao t¸c cña c¸c thanh ghi

Thanh ghi Offset Thao t¸c

CS DS SS ES

IP BX,SI,DI SP DI

NhËn lÖnh D÷ liÖu Ng¨n xÕp N¬i göi tíi

Ví dụ: Cho lệnh có địa chỉ segment và offset trong CS=24F6H

và IP=634AH Hãy xác định:

1 Địa chỉ lô-gíc của lệnh

2 Địa chỉ offset của lệnh

3 Địa chỉ vật lý của lệnh

4 Địa chỉ thấp của đoạn mã lệnh

5 Địa chỉ cao của đoạn mã lệnh

5 CPU thực hiện lệnh

Bước 1: CPU đọc lệnh từ bộ nhớ theo đ/c lệnh

CS:IP.

Bước 2: CPU giải mã lệnh

Bước 3: CPU thi hành lệnh

6 BỘ VI XỬ LÝ 80286

• TËp lÖnh: x86-IA16 (gièng 8086).

Bé vi xö lý 80386