intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 11 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo (tt)

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:57

30
lượt xem
5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kiến trúc máy tính - Chương 11: Bộ xử lý trung tâm" cung cấp cho người học các kiến thức: Cấu trúc cơ bản của CPU, đế độ địa chỉ, hoạt động của CPU, các kỹ thuật tiên tiến của bộ xử lý, kiến trúc intel. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 11 - ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo (tt)

  1. LOGO KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Chương 11: BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (Central Processing Unit – CPU) 1/86
  2. Chương 11. BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM 11.1 Cấu trúc cơ bản của CPU 11.2 Chế độ địa chỉ 11.3 Hoạt động của CPU 11.4 Các kỹ thuật tiên tiến của bộ xử lý 11.5 Kiến trúc Intel Kiến trúc máy tính 2/86
  3. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU Nhiệm vụ của CPU  Nhận lệnh (Fetch Instruction): CPU đọc lệnh từ bộ nhớ.  Giải mã lệnh (Decode Instruction): xác định thao tác mà lệnh yêu cầu.  Nhận dữ liệu (Fetch Data): nhận dữ liệu từ bộ nhớ hoặc các cổng vào-ra.  Xử lý dữ liệu (Process Data): thực hiện phép toán số học hay phép toán logic với các dữ liệu.  Ghi dữ liệu (Write Data): ghi dữ liệu ra bộ nhớ hay cổng vào-ra Kiến trúc máy tính 3/86
  4. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU Kiến trúc máy tính 4/86
  5. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU a. Đơn vị điều khiển (CU)  Chức năng:  Điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ đưa vào thanh ghi lệnh và tăng nội dung của PC để trỏ sang lệnh kế tiếp.  Giải mã lệnh nằm trong thanh ghi lệnh để xác định thao tác cần thực hiện và phát ra tín hiệu điều khiển thực hiện lệnh đó.  Nhận tín hiệu yêu cầu từ bus hệ thống và đáp ứng với các yêu cầu đó. Kiến trúc máy tính 5/86
  6. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU a. a. Đơn Đơnvịvịđiều khiển điều (CU)(CU) khiển  Mô hình kết nối của đơn vị điều khiển: Kiến trúc máy tính 6/86
  7. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU a. a. Đơn Đơnvịvịđiều khiển điều (CU)(CU) khiển  Các tín hiệu đưa đến đơn vị điều khiển:  Mã lệnh từ thanh ghi lệnh đưa đến để giải mã  Các cờ từ thanh ghi cờ cho biết trạng thái của CPU  Xung clock từ bộ tạo xung bên ngoài cung cấp cho đơn vị điều khiển làm việc  Các tín hiệu yêu cầu từ bus điều khiển Kiến trúc máy tính 7/86
  8. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU a. a. Đơn Đơnvịvịđiều khiển điều (CU)(CU) khiển  Các tín hiệu phát ra từ đơn vị điều khiển:  Các tín hiệu điều khiển bên trong CPU:  Điều khiển các thanh ghi  Điều khiển hoạt động của ALU  Các tín hiệu điều khiển bên ngoài CPU:  Điều khiển bộ nhớ chính  Điều khiển các module vào-ra Kiến trúc máy tính 8/86
  9. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU b. Đơn vị số học và logic (ALU)  Chức năng: Thực hiện các phép toán số học và các phép toán logic.  Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo dấu, …  Logic: AND, OR, XOR, NOT, các phép dịch và quay bit Kiến trúc máy tính 9/86
  10. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU b.b. Đơn Đơn vị số học và logic (ALU) vị số học và logic (ALU)  Mô hình kết nối của ALU: Kiến trúc máy tính 10/86
  11. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi  Chức năng và đặc điểm:  Tập hợp các thanh ghi nằm trong CPU  Chứa các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động ở thời điểm hiện tại của CPU  Được coi là mức đầu tiên của hệ thống nhớ  Tuỳ thuộc vào bộ xử lý cụ thể  Số lượng thanh ghi nhiều  tăng hiệu năng của CPU  Có hai loại thanh ghi:  Các thanh ghi lập trình được  Các thanh ghi không lập trình được Kiến trúc máy tính 11/86
  12. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi  Các thanh ghi địa chỉ  Bộ đếm chương trình (Program Counter – PC)  Con trỏ dữ liệu (Data Pointer – DP)  Con trỏ ngăn xếp (Stack Pointer – SP)  Thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số (Base Register & Index Register)  Các thanh ghi dữ liệu  Thanh ghi trạng thái Kiến trúc máy tính 12/86
  13. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Thanh ghi PC  Còn gọi là con trỏ lệnh (Instruction Pointer - IP)  Là thanh ghi chứa địa chỉ của lệnh tiếp theo sẽ được nhận vào.  Sau khi một lệnh được nhận vào thì nội dung của PC tự động tăng để trỏ sang lệnh kế tiếp nằm ngay sau lệnh vừa được nhận. Kiến trúc máy tính 13/86
  14. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Thanh ghi con trỏ dữ liệu (DP)  Chứa địa chỉ của ngăn nhớ dữ liệu mà CPU muốn truy cập.  Thường có một số thanh ghi con trỏ dữ liệu. Kiến trúc máy tính 14/86
  15. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Con trỏ ngăn xếp (SP)  Ngăn xếp là vùng nhớ có cấu trúc  SP chứa địa chỉ của ngăn nhớ đỉnh ngăn xếp LIFO (Last In - First Out)  Khi cất một thông tin vào ngăn xếp:  Ngăn xếp thường dùng để phục vụ  Nội dung của SP tự động giảm cho chương trình con  Thông tin được cất vào ngăn nhớ được trỏ bởi SP  Đáy ngăn xếp là một ngăn nhớ xác  Khi lấy một thông tin ra khỏi ngăn xếp: định  Thông tin được đọc từ ngăn nhớ được trỏ bởi SP  Đỉnh ngăn xếp là thông tin nằm ở  Nội dung của SP tự động tăng vị trí trên cùng trong ngăn xếp  Khi ngăn xếp rỗng, SP trỏ vào đáy  Đỉnh ngăn xếp có thể bị thay đổi Kiến trúc máy tính 15/86
  16. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Minh họa hoạt động của SP Kiến trúc máy tính 16/86
  17. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số  Thanh ghi cơ sở: chứa địa chỉ của ngăn nhớ cơ sở (địa chỉ cơ sở).  Thanh ghi chỉ số: chứa độ lệch địa chỉ giữa ngăn nhớ mà CPU cần truy cập so với ngăn nhớ cơ sở.  Địa chỉ của ngăn nhớ cần truy cập = địa chỉ cơ sở + chỉ số Kiến trúc máy tính 17/86
  18. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số Kiến trúc máy tính 18/86
  19. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Thanh ghi dữ liệu  Chứa các dữ liệu tạm thời hoặc các kết quả trung gian phục vụ cho việc xử lý dữ liệu của CPU  Cần có nhiều thanh ghi dữ liệu  Các thanh ghi số nguyên: 8, 16, 32, 64 bit  Các thanh ghi số dấu chấm động Kiến trúc máy tính 19/86
  20. 11.1. Cấu trúc cơ bản của CPU c. Các thanh ghi Thanh ghi trạng thái  Còn gọi là thanh ghi cờ (Flag Register)  Chứa các thông tin trạng thái của CPU  Các cờ phép toán: biểu thị trạng thái của kết quả phép toán  Các cờ điều khiển: điều khiển chế độ làm việc của CPU Kiến trúc máy tính 20/86
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2