intTypePromotion=3

Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 4 - TS. Nguyễn Qúy Sỹ

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

0
201
lượt xem
63
download

Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 4 - TS. Nguyễn Qúy Sỹ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 4: Kiến trúc tập lệnh (ISA) trình bày phân loại kiến trúc tập lệnh, chế độ định địa chỉ, các thanh ghi của tập lệnh, khuôn dạng lệnh, các kiểu lệnh, bộ biên dịch. Đây là tài liệu học tập và tham khảo dành cho sinh viên ngành Công nghệ thông tin.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 4 - TS. Nguyễn Qúy Sỹ

  1. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. H C VI N CÔNG NGH BƯU CHÍNH VI N THÔNG Posts and Telecommunications Institute of Technology KI N TRÚC MÁY TÍNH Chương IV: Ki n trúc t p l nh (ISA) Gi ng viên: TS. Nguy n Quý S Email: synq@ptit.edu.vn Hà n i, 17 December 2009
  2. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. N i dung 1. Gi i thi u 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh 3. Ch đ đ nh đ a ch 4. Các thanh ghi c a t p l nh 5. Khuôn d ng l nh 6. Các ki u l nh 7. B biên d ch Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  3. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u • Các máy đa m c hi n đ i Đây là m c ngôn ng máy Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  4. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • Ki n trúc t p l nh là c u trúc c a m t máy tính mà ngư i l p trình ngôn ng máy ph i hi u đ vi t m t chương trình chu n cho máy đó. – Đây là phát bi u c a IBM vào năm 1964 khi gi i thi u ki n trúc IBM 360, ki n trúc này đư c rút ra t 7 t p l nh IBM khác nhau • Ngôn ng duy nh t mà m t máy tính nh n d ng đư c khi ch y là ngôn ng máy c a nó ho c ki n trúc t p l nh. • Ki n trúc t p l nh cũng mô t máy mà m t ngư i thi t k ph n c ng c n ph i hi u đ thi t k ra đư c m t s n ph m máy tính chu n. Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  5. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • Ki n trúc t p l nh dùng như là m t giao di n gi a ph n c ng và ph n m m (Là m t ngôn ng c hai đ u ph i hi u) • Ki n trúc t p l nh cung c p cơ ch đ ph n m m “nói” v i ph n c ng cái c n làm. High level language code : C, C++, Java, Fortan, compiler Assembly language code: architecture specific statements assembler Machine language code: architecture specific bit patterns software instruction set level hardware Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  6. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • M t ki n trúc sư máy tính ph i bàn b c v i c hai: – ngư i vi t chương trình biên d ch – và ngư i thi t k ph n c ng khi thi t k m t máy k t h p các thu c tính c a c ph n c ng và ph n m m m c ISA: – Đ nh nghĩa v ch c năng các tác v , các ch đ và các v trí lưu tr mà ph n c ng h tr – Mô t chính xác g i và truy c p b ng ph n m m như th nào • Thông thư ng, nên tương thích ngư c đ có th ch y các chương trình đang có. Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  7. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • M t ISA t t? – Kh năng th c thi • M t ISA t t nên đ nh nghĩa m t t p các l nh sao cho các các l nh có th th c thi đư c hi u qu hi n t i và tương lai, có k t qu b ng các thi t k mang l i l i nhu n qua nhi u th h • Các th h x86 (IA32): 8086, 286, 386, 486, Pentium, PentiumII, PentiumIII, Pentium4,… – Kh năng l p trình m t target (toolkit) rõ ràng cho mã đư c biên d ch. D dàng bi u di n các chương trình hi u qu Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  8. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • Các đơn v đo ISA – Tính tr c giao • Không có các thanh ghi đ c bi t, vài trư ng h p đ c bi t, t t c các ch đ toán h ng có th s d ng v i d ng d li u ho c d ng l nh b t kỳ – Tính đ y đ • H tr đa d ng các tác v và các ng d ng – Tính cân đ i • Không quá t i ý nghĩa các trư ng l nh – T ch c h p lý • Các yêu c u tài nguyên d xác đ nh – D biên d ch – D th c hi n Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  9. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • Các v n đ khi thi t k t p l nh – Các toán h ng đư c lưu tr đâu? • Các thanh ghi, b nh , ngăn x p, tích lu – Có bao nhiêu toán h ng? • 0, 1, 2 hay là 3 – V trí toán h ng đư c xác đ nh như th nào? • Thanh ghi, tr c ti pgián ti p,... – Ki u và kích c toán h ng đư c h tr là gì? • Byte, Int, Float, Double, String, Vector – Nh ng tác v nào đư c h tr ? • Add, Sub, Mul, Move, Compare ... Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  10. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • S phát tri n c a ki n trúc t p l nh Single Accumulator (EDSAC 1950) Accumulator + Index Registers (Manchester Mark I, IBM 700 series 1953) Separation of Programming Model from Implementation High-level Language Based Concept of a Family (B5000 1963) (IBM 360 1964) General Purpose Register Machines Complex Instruction Sets Load/Store Architecture (Vax, Intel 8086 1977-80) (CDC 6600, Cray 1 1963-76) RISC Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông (Mips,Sparc,88000,IBM RS6000, . . .1987+)
  11. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • Mã m c ISA là s n ph m c a m t b biên d ch. • Ngư i vi t b biên d ch ph i bi t mô hình b nh là gì, có các thanh ghi nào, các d ng d li u và các l nh nào có th s d ng đư c. – Các mô hình b nh – Các thanh ghi – Các ki u d li u – Các khuôn d ng l nh – Các ki u l nh – Lu ng đi u khi n Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  12. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Gi i thi u (t) • Các ch đ ISA: m c ISA level, h u h t các máy ho t đ ng trên 2 ch đ : – Ch đ Kernel ch y h đi u hành cho phép các t t c các l nh đư c th c hi n. • L p trình các h th ng • Thao tác cache tr c ti p • Các l nh thi t b ngo i vi tr c ti p • Ki n t o thư vi n h th ng – Ch đ ngư i s d ng ch y ch đ ng d ng và không cho phép thi hành các l nh nh y c m nào đó . • L p trình ng d ng • Thi hành các ng d ng • Word, Excel • Applets • … Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  13. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. N i dung 1. Gi i thi u 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh 3. Ch đ đ nh đ a ch 4. Các thanh ghi c a t p l nh 5. Khuôn d ng l nh 6. Các ki u l nh 7. B biên d ch Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  14. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh • Phân l p các ki n trúc t p l nh – Tích lu (trư c 1960): 1 đ a ch add A acc ← acc + mem[A] – Stack (1960s to 1970s): 0 đ a ch add tos ← tos + next – B nh -B nh (1970s to 1980s): 2 đ a ch add A, B mem[A] ← mem[A] + mem[B] 3 đ a ch add A, B, C mem[A] ← mem[B] + mem[C] – Thanh ghi-B nh (1970s đ n nay): 2 đ a ch add R1, A R1 ← R1 + mem[A] load R1, A R1 ← mem[A] – Thanh ghi/Thanh ghi (N p/lưu tr ) (1960s t i nay): 3 đ a ch add R1, R2, R3 R1 ← R2 + R3 load R1, R2 R1 ← mem[R2] store R1, R2 mem[R1] ← R2 Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  15. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh (t) • Ki n trúc thanh ghi tích lu – add A, sub A, mult A, div A, . . . – load A, store A • Ví d : A*B - (A+C*B) load B D mul C add A B B*C A+B*C A+B*C A A*B k t qu store D load A mul B sub D Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  16. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh (t) • Ki n trúc thanh ghi tích lu – Ưu đi m • Yêu c u ph n c ng r t th p • D hi u và d thi t k – Như c đi m • Thanh ghi tích lu tr thành nút c chai • Kh năng th p đ i v i cơ ch sóng song và k thu t đư ng ng • Lưu lư ng b nh cao Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  17. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh (t) • Ki n trúc ngăn x p – T p l nh: • add, sub, mult, div, . . . • push A, pop A – Example: A*B - (A+C*B) push A push B mul push A push C push B mul add sub Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  18. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh (t) • Ki n trúc ngăn x p – Ưu đi m • M t đ ngu n t t (đ nh c a ngăn x p) • Yêu c u ph n c ng th p • D vi t b biên d ch đơn gi n hơn cho các ki n trúc ngăn x p – Như c đi m • Ngăn x p tr thành nút c chai • Ít kh năng cho cơ ch song song và đư ng ng • D li u không luôn luôn đ nh c a ngăn x p khi c n, vì v y các l nh b sung như TOP và SWAP đư c c n t i • Khó vi t m t b biên d ch t i ưu cho các ki n trúc ngăn x p Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  19. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh (t) • Ki n trúc b nh -b nh – T p l nh • (3 toán h ng) add A, B, C sub A, B, C mul A, B, C • (2 toàn h ng) add A, B sub A, B mul A, B • Ví d : A*B - (A+C*B) 3 toán h ng 2 toán h ng mul D, A, B mov D, A mul E, C, B mul D, B add E, A, E mov E, C sub E, D, E mul E, B add E, A sub E, D Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
  20. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Phân lo i ki n trúc t p l nh (t) • Ki n trúc b nh -b nh – Ưu đi m • Yêu c u ít l nh (đ c bi t n u 3 toán h ng) • D vi t các b biên d ch (đ c bi t n u 3 toán h ng) – Như c đi m • Lưu lư ng b nh r t cao (đ c bi t n u 3 toán h ng) • S lư ng các xung CLK trên m t l nh thay đ i • V i 2 toán h ng, yêu c u d ch chuy n d li u nhi u hơn Hà n i, 17 December 2009 H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản