Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 4

Chương 4

ế

ậ ệ

Ki n trúc t p l nh (Instruction Set Architecture)

Nội dung

ủ ủ ệ

ị

ỉ

ủ ệ ị ng pháp đ nh đ a ch

ế

• Mô hình l p trình c a máy tính ậ • Các đ c tr ng c a l nh máy ặ ư • Các ki u thao tác c a l nh ể • Các ph ươ • Phân lo i t p l nh ạ ậ ệ • Ki n trúc t p l nh Intel x86 ậ ệ

Mô hình lập trình của máy tính

ế

ậ ệ

ằ ấ

• V trí ki n trúc t p l nh ISA trong máy tính ị – N m gi a ph n c ng và NNLT c p cao HLL ữ – Giúp ph n m m t ầ thay đ i ổ

ầ ứ ề ươ ầ ứ ế ng thích khi ki n trúc ph n c ng

Mô hình lập trình của máy tính

ể

ậ

• Máy tính theo quan đi m l p trình

Mô hình lập trình của máy tính

ụ ề ự

ươ

• Ví d v s thi hành ch

ng trình

Mô hình lập trình của máy tính

ho t ạ

ậ – Ch a các thông tin t m th i ph c v cho ạ ệ ạ ủ

ở ờ

b ộ nhớ

• T p thanh ghi (Registers) ụ ụ ờ i c a CPU ủ ệ ố ề  tăng hi u năng ệ

ể th i đi m hi n t ứ ầ ng thanh ghi nhi u

c a ủ

ứ ộ đ ng – Đ c coi là m c đ u tiên c a h th ng ượ – S l ố ượ CPU

– Có hai lo i thanh ghi: ạ

ượ c

ậ ượ • Các thanh ghi l p trình đ ậ • Các thanh ghi không l p trình đ c

Mô hình lập trình của máy tính

ạ

ứ ị

ả

ị

ớ

• Phân lo i thanh ghi theo ch c năng – Thanh ghi đ a ch : qu n lý đ a ch c a ỉ

ộ ỉ ủ b nh hay

ổ c ng IO.

ứ ạ

ữ ệ

ờ ể ứ ị

– Thanh ghi d li u: ch a t m th i các d li u. – Thanh ghi đa năng: có th ch a đ a ch

ữ ệ ặ ữ ỉ ho c d

li u.ệ

ạ

thông

ủ

ề

– Thanh ghi đi u khi n/tr ng thái: ch a các ứ ể ạ tin đi u khi n và tr ng thái c a CPU. ượ ứ ệ

ề ể ệ

– Thanh ghi l nh: ch a l nh đang đ

c th c

ự hi n.ệ

Mô hình lập trình của máy tính

ộ ố

• M t s thanh ghi đi n hình

– Các thanh ghi đ a ch

ể ỉ (Address Register)

ị ng trình PC (Program Counter)

ươ ỏ ữ ệ ỏ

ỉ ố (Base Register &

ạ

– Các thanh ghi d li u (Data Register) ữ ệ – Thanh ghi tr ng thái (Status Register)

• B đ m ch ộ ế • Con tr d li u DP (Data Pointer) • Con tr ngăn x p SP (Stack Pointer) ế • Thanh ghi c s và thanh ghi ch s ơ ở Index Register)

Mô hình lập trình của máy tính

• B đ m ch ộ ế – Còn đ – Gi ỉ ủ ệ ữ ị – Sau khi m t l nh đ ộ ệ

(Instruction Pointer) ẽ ượ thi hành. ộ dung PC t

ự

ế ế

ươ ng trình PC ỏ ệ ượ ọ c g i là con tr l nh IP ế đ a ch c a l nh ti p theo s đ ượ c nh n vào, n i ệ k ti p.

ỏ ữ ệ

ậ ể ỏ ộ đ ng tăng đ tr sang l nh • Thanh ghi con tr d li u DP ớ ữ ệ

ứ ị

ố

ỉ ủ ô nh d li u mà

– Ch a đ a ch c a

CPU mu n truy

ệ

nhi uề thanh ghi con tr dỏ ữ li u cho phép ề

ớ ồ

ể

ậ

ng có ng trình có th truy c p nhi u vùng nh đ ng

c pậ – Th ườ ươ ch th i.ờ

Mô hình lập trình của máy tính

• Ngăn x p (Stack) ế

ế

ấ

(Last In

ể ụ ụ

ặ ườ

ươ

– Ngăn x p là vùng nh có c u trúc LIFO ớ First Out) ho c FILO (First In Last Out) ng dùng đ ph c v cho

– Ngăn x p th ế trình con

ế ế

ỉ

– Đáy ngăn x p là m t – Đ nh ngăn x p là thông tin n m

ị ớ ộ ô nh xác đ nh ằ ở ị v trí

trên cùng

trong ngăn x pế

ể ị

ế

ỉ

– Đ nh ngăn x p có th b thay đ i ổ

Mô hình lập trình của máy tính

ỏ ứ ị ấ

• Con tr ngăn x p SP (Stack Pointer) ế – Ch a đ a ch c a ế ỉ ủ ô nh đ nh ngăn x p ớ ỉ – Khi c t m t thông tin vào ngăn x p:

ộ

đ ng tăng

• Thao tác PUSH • N i dung c a SP t ủ • Thông tin đ ượ ấ

ự ộ c c t vào

ô nh đớ ang trỏ b i ở

SP ấ

ế ộ

• Thao tác POP • Thông tin đ

ỏ ở ượ ọ ừ ô nh đớ ang tr b i

c đ c t

SP ộ

ự ộ

ả

• N i dung c a SP t

ủ ế ỗ

đ ng gi m ỏ

ế ỏ ộ – Khi l y m t thông tin ra kh i ngăn x p:

– Khi ngăn x p r ng, SP tr vào đáy

Mô hình lập trình của máy tính

• Thanh ghi c s và thanh ghi ơ ở

ch sỉ ố – Thanh ghi c s : ch a đ a ch ỉ ơ ở ỉ ơ ớ ơ ở ị nh c s (đ a ch c

ứ ị

ủ c a ngăn s )ở

ứ ộ ệ ớ

ớ ầ – Đ a ch c a ngăn nh c n truy

ỉ ố – Thanh ghi ch s : ch a đ l ch ỉ ố ị ỉ gi a ngăn nh mà CPU ữ đ a ch ầ ớ c pậ so v i ngăn nh ớ c n truy ỉ ố ơ ở c s (ch s ) ị c p =ậ ỉ ủ ỉ ơ ở ị đ a ch c s + ch s

Mô hình lập trình của máy tính

• Thanh ghi d li u (Data Register) ữ ệ ữ ệ ạ

ế

ả

ặ

– Ch a các d li u t m th i ho c các k t qu trung ờ

ứ gian ầ

ề

– C n có nhi u thanh ghi d li u ữ ệ – Các thanh ghi s nguyên: 8, 16, 32, 64 bit ố – Các thanh ghi s d u ố ấ ch mấ đ ngộ : 32, 64, 80 bit

ạ

• Thanh ghi tr ng thái (Status Register)

– Còn g i là thanh ghi c (Flags Register) ho c t ờ

ặ ừ

ươ

ạ

ng trình PSW (Program Status Word)

ọ tr ng thái ch

ủ

ứ

ạ

– Ch a các thông tin tr ng thái c a CPU

ủ ế

ệ

ả

ạ

ờ

• Các c phép toán: báo hi u tr ng thái c a k t qu phép

toán

ờ ề

ị ạ

ể

• Các c đi u khi n: bi u th tr ng thái đi u

13 ể ủ ề khi n c a CPU

Mô hình lập trình của máy tính

ụ ờ

• Ví d c phép toán

ế ậ

ế

ượ

c thi

t l p lên 1 khi

ả k t qu

ế qu ả

t l p lên 1 khi k t

ờ ỗ ằ ờ ấ ỏ ơ ờ

ớ

ượ ế ậ c thi ế ủ (k t q a âm) ế phép ế ậ ượ c thi t l p lên 1 n u ấ  c báo tràn v i ớ ờ

toán có nh ra ngoài bit cao nh t ố s không d u.

ờ

c thi

ế ậ t l p lên 1 ế

n u ế ả có d u ấ

ờ

– Zero Flag (c r ng): đ ủ c a phép toán b ng 0. – Sign Flag (c d u): đ phép toán nh h n 0 – Carry Flag (c nh ): đ ớ ấ – Overflow Flag (c tràn): đ ố i

ộ c ng hai s nguyên cùng d u mà k t qu ng

ượ ạ  c báo tràn v i s có

ượ ấ ớ ố d u .ấ

c l

Mô hình lập trình của máy tính

ắ

ắ ớ

• Ví d c đi u khi n ể ụ ờ ề – Interrupt Flag (C cho phép ng t): ờ • N u IF = 1  CPU ắ ừ ầ hi u yêu c u ng t t • N u IF = 0  CPU ắ ừ ầ

ế ệ ế ắ ớ ệ

ử ớ ử ớ ấ i

yêu c u ng t t – Direction Flag (C h

ng): ộ ộ

ở ạ tr ng thái cho phép ng t v i tín i bên ngoài g i t ở ạ tr ng thái c m ng t v i tín hi u bên ngoài g i t ờ ướ ậ ậ ướ ướ ớ ớ ế ế  Truy c p b nh theo h  Truy c p b nh theo h ng tăng ả ng gi m • N u DF=0 • N u DF=1

Mô hình lập trình của máy tính

ộ ố ộ ử

ụ ậ

ủ

• Ví d : T p thanh ghi c a m t s b x lý

Các đặc trưng của lệnh máy

ớ

• Gi

ề ậ ệ ộ ậ ệ

ị

ụ ế

ườ

ệ i thi u chung v t p l nh – M i b x lý có m t t p l nh xác đ nh ỗ ộ ử – T p l nh th ậ ệ

ng có hàng ch c đ n hàng

trăm

l nhệ

ị

ộ

c đ th c hi n m t thao tác xác

ượ

ệ

ỗ ệ ể ượ ể ự hi u đ – Các l nh đ ệ

– M i l nh là m t chu i s nh phân mà b x ộ ử lý ỗ ố ị ệ đ nh. ợ nh ớ ả ằ b ng các ký hi u g i c mô t  chính là các l nh c a h p ng (assembly), ví ữ ủ ợ ệ ụ d : ADD, SUB, LOAD, STORE,…

Các đặc trưng của lệnh máy

ầ ủ ệ

• Các thành ph n c a l nh máy Opcode

Operand address

– Mã thao tác (operation code): mã hóa cho thao tác mà b ộ

ị ố ệ

ằ ử x lý ph i th c hi n b ng s nh phân (làm gì?) ị ứ

ả – Đ a ch toán h ng ỉ ạ ơ đâu?)

ạ ạ ạ

ủ ớ

ộ

ạ t b ngo i vi,…

ụ

ệ

ạ

toán h ng mà thao tác s tác đ ng ồ ẽ ữ ệ

ự ỉ ạ (operand address): ch ra n i ch a các ở ộ (làm • Toán h ng ngu n: d li u vào c a thao tác ủ • Toán h ng đích: d li u ra c a thao tác ữ ệ • Toán h ng: Thanh ghi, b nh , thi ế ị • Ví d : 1 l nh 16 bit có 2 toán h ng

Các đặc trưng của lệnh máy

ỉ

ạ

ệ

• S l

ng đ a ch toán h ng trong l nh

ạ

ị

ỉ

ả ba toán h ngạ

ụ ừ ệ ị ộ

ạ

ị ố ượ – Ba đ a ch toán h ng: ạ ỉ ị • 2 toán h ng ngu n, 1 toán h ng đích ồ ạ • Ví d : a = b + c  ADD A, B, C • T l nh dài vì ph i mã hoá đ a ch cho c ả – Hai đ a ch toán h ng ạ : ỉ • M t toán h ng v a là toán h ng ngu n ừ

ồ v a là toán h ng

ạ ạ

ạ

đích; toán h ng còn l

ừ ồ toán h ng ngu n

ụ ị

ị ấ

ủ

ả

i là  ADD A, B ồ ạ

• Ví d : a = a + b • Giá tr cũ c a 1 toán h ng ngu n b m t vì ph i ch a k t ứ ế

quả

ộ

ượ ử ụ

ổ ế

• Rút g n đ dài t ọ

ừ ệ , đ l nh

c s d ng ph bi n

Các đặc trưng của lệnh máy

ỉ

ạ

• S l

ệ (ti p)ế

ỉ

ng đ a ch toán h ng trong l nh ị ộ ộ

c ch ra trong l nh ầ

ị

ố ượ ị – M t ộ đ a ch toán h ng: ỉ • M t toán h ng đ • M t toán h ng là ng m đ nh

ệ ườ ng là

, th

thanh ghi tích lũy

ụ

ạ ạ (accumulator) • Ví d : a = b + c

LOAD B ADD C STORE A ỉ ị ạ

ầ

ị

ử ụ

c ng m đ nh

: S d ng Stack

ạ ượ

– Không đ a ch toán h ng ạ : • Các toán h ng đ u đ ề ượ • Ví d : ụ a = b + c PUSH B PUSH C ADD POP A

Các đặc trưng của lệnh máy

ạ

ề

• Đánh giá v s đ a ch toán h ng ề ố ị ỉ ứ ạ

ậ

ỉ – Nhi u đ a ch toán h ng ạ • Các l nh ph c t p h n ơ • C n nhi u thanh ghi ề ầ • Ch ệ • Nh n l nh và th c hi n l nh ch m h n ơ

ị ệ

ị

ề ệ

ươ ậ ệ

ệ ệ

ự

ươ ơ ng trình có ít l nh h n ậ ệ ự ệ ệ – Ít đ a ch toán h ng ỉ • Các l nh đ n gi n h n ơ ơ ệ • C n ít thanh ghi ầ • Ch ơ ng trình có nhi u l nh h n • Nh n l nh và th c hi n l nh nhanh h n ơ

ạ ả

Các đặc trưng của lệnh máy

ạ

• Các ki u toán h ng ỉ

ể – Đ a ch ị – Số

– Ký tự

• S nguyên ố • S d u ố ấ ch mấ đ ngộ • Mã BCD

Câu hỏi: Khi đọc trong 1 ô nhớ nhận được gía trị nhị phân 65, làm sao biết được đây là gì? •Số nguyên 65 •Ký tự ‘A’ •Lệnh CT 65 •Địa chỉ 65

ờ • Mã ASCII – D li u logic ữ ệ • Các bit ho c các c ặ

Các kiểu thao tác của lệnh

• Phân lo i l nh:

ử ử ề

ể

ể ệ ố

ề

ạ ệ – Di chuy n d li u ể ữ ệ – X lý s h c v i s nguyên ố ọ ớ ố – X lý logic – Đi u khi n vàora (IO) ể – Chuy n đi u khi n (r nhánh) ẽ ề – Đi u khi n h th ng ể

Các kiểu thao tác của lệnh

ệ

ộ

ớ

ế ngu n đ n đích ộ ử ớ ế b nh đ n b x lý ế b x lý đ n b nh

Chuy n các bit 0 vào toán h ng đích

ể ấ ộ

ạ ồ

ạ

• Các l nh di chuy n d li u ể ữ ệ – MOVE Copy d li u t ồ ữ ệ ừ – LOAD N p d li u t ạ ữ ệ ừ ộ – STORE ấ ữ ệ ừ ộ ử C t d li u t – EXCHANGE Hoán đ i n i dung c a ngu n và đích ồ ủ ổ ộ – CLEAR ạ ể – SET Chuy n các bit 1 vào toán h ng đích – PUSH C t n i dung toán h ng ngu n vào ngăn

x pế

ộ

ỉ

– POP L y n i dung đ nh ngăn x p đ a đ n ế ư ế

toán

ấ ạ h ng đích

Các kiểu thao tác của lệnh

ạ

ừ

ạ

ệ ố ạ

ạ

ấ

ả

ừ

ạ

• Các l nh s h c ố ọ ệ – ADD C ng hai toán h ng ộ – SUBTRACT Tr hai toán h ng – MULTIPLY Nhân hai toán h ngạ – DIVIDE Chia hai toán h ngạ – ABSOLUTE L y tr tuy t đ i toán h ng ị ấ – NEGATE ừ ổ ấ Đ i d u toán h ng (l y 0 tr toán h ng) – INCREMENT ạ Tăng toán h ng thêm 1 – DECREMENT ạ Gi m toán h ng đi 1 – COMPARE Tr hai toán h ng đ l p c ể ậ ờ

Các kiểu thao tác của lệnh

• Các l nh logic ệ

ạ

ệ ệ ệ

ủ

ấ

ạ

ệ

– AND Th c hi n phép AND hai toán h ng ạ – OR Th c hi n phép OR hai toán h ng – XOR Th c hi n phép XOR hai toán h ng ạ – NOT Đ o bit c a toán h ng (l y bù 1) – TEST Th c hi n phép AND hai toán h ng ạ

đ ể

ự ự ự ả ự l p cậ ờ

Các kiểu thao tác của lệnh

ệ

• Ví d các l nh logic

ụ – Gi ả ử (R1) = 1010 1010 (R2) = 0000 1111 – R1  (R1) AND (R2) = 0000 1010

ứ ữ ệ ư s có hai thanh ghi ch a d li u nh sau:

ộ ố (Clear) m t s bit và gi ữ

ạ ể Phép toán AND dùng đ xoá ạ ủ ộ ố nguyên m t s bit còn l i c a toán h ng.

– R1  (R1) OR (R2) = 1010 1111

ộ ố t l p ữ

ạ ủ ạ ể Phép toán OR dùng đ thi ộ ố nguyên m t s bit còn l ế ậ (Set) m t s bit và gi i c a toán h ng.

– R1  (R1) XOR (R2) = 1010 0101

ộ ố ữ nguyên

ạ ủ ộ ố ạ Phép toán XOR dùng đ đ o m t s bit và gi m t s bit còn l ể ả i c a toán h ng.

Các kiểu thao tác của lệnh

ế

• Các l nh logic (ti p)

ệ – SHIFT ị D ch trái (ph i) toán h ngạ – ROTATE

ả

Quay trái (ph i) toán h ngạ

Các kiểu thao tác của lệnh

ệ

• Các l nh nh p xu t chuyên d ng

ư ế

ị đ nh đ a đ n

ụ ấ ữ ệ ừ ộ ổ m t c ng xác

đích (thi

ồ ngu n đ n

ộ ổ ế m t c ng xác

ộ

(b nh

ậ – INPUT : Copy d li u t ế ị  b nh ) ớ ộ t b – OUTPUT: Copy d li u t ữ ệ ừ ế ị t b ) ề

ớ  thi ể

đ nhị ệ

ệ

ề không đi u ki n

ẽ

ề

• Các l nh chuy n đi u khi n ể – JUMP (BRANCH): L nh ệ ẽ r nhánh – CONDITIONAL JUMP : L nh r nhánh có đi u ệ

ki nệ

ươ

ọ

ng trình con

ệ

ở ề ừ ươ

– CALL : L nh g i ch ệ – RETURN : L nh tr v t

ng trình con

Các kiểu thao tác của lệnh

ề

ẽ

ệ

ề

ệ

ế

ự

ở ị

• L nh r nhánh có đi u ki n ệ ệ – Trong l nh có kèm theo đi u ki n ề ệ – Ki m tra đi u ki n trong l nh: ệ  chuy n t ể ớ ệ

i th c hi n

ệ ệ l nh

v trí

ể • N u đi u ki n đúng ỉ

ị

ề có đ a ch XXX

PC  XXX

ự

ể

 chuy n sang th c hi n ệ

ượ

ể

c ki m tra thông

ng đ ẽ

ề

• N u đi u ki n sai ệ ề ế ệ ế ế l nh_k _ti p – Đi u ki n th ườ ệ ề – Có nhi u l nh r nhánh ề ệ

theo các đi u ki n

qua các cờ ệ khác nhau

Các kiểu thao tác của lệnh

ạ ệ

ẽ

ề

• Minh ho l nh r nhánh không và có đi u ki n ệ

Các kiểu thao tác của lệnh

ạ ệ

ề

ệ

ẽ

• Minh ho l nh r nhánh không và có đi u ki n

(ti p)ế

Các kiểu thao tác của lệnh

• L nh CALL và RETURN ọ

ng trình con ứ ị

ỉ ủ

ươ • C t n i dung PC (ch a đ a ch c a ế ế ) ra Stack

ủ

• N p vào PC đ a ch l nh đ u tiên c a

ệ – CALL: G i ch ấ ộ ệ l nh_k _ti p ạ ị ngươ trình con đ ch • B x lý đ ộ ử ươ ệ hi n ch

ầ ỉ ệ ượ ọ c g i ự c chuy n sang th c ươ ứ ng ng

ượ ng trình – RETURN: Tr v t

ể con t ở ề ừ ươ ch

ng trình

con

ế ế đ

c ượ

• L y đ a ch c a ị Stack n p

ỉ ủ l nh_k _ti p ệ ấ ả ạ ạ tr l ấ ở i cho PC c t • B x lý đ ể ở ề ượ ộ ử c đi u khi n quay tr ệ ằ ế ệ ệ ề ự v th c hi n ti p l nh n m sau l nh CALL

Các kiểu thao tác của lệnh

• G i các ọ ươ ng trình ch ồ con l ng nhau

Các kiểu thao tác của lệnh

ố ữ

ề

ươ

• Truy n tham s gi a các ch

ng trình con

1,y2) có 2 tham s .ố

ề ụ ọ – Truy n qua Stack – Ví d : P g i Q(y

Các kiểu thao tác của lệnh

ệ

ể ự

ế

l p ặ ế

ng trình ươ ng trình, ả tho mãn thì ti p

• Các l nh đi u khi n h th ng ệ ố ề – HALT : D ng th c hi n ch ươ ệ ừ – WAIT : T m d ng th c hi n ch ừ ệ ự ạ ệ ề ể ki m tra đi u ki n cho đ n khi ệ ự ụ t c th c hi n

ự

ả

ấ

ể

– NO OPERATION : Không th c hi n gì c ệ – LOCK : C m không cho xin chuy n nh ể – UNLOCK : Cho phép xin chuy n nh ượ

ượ bus ng ng bus

Các phương pháp định địa chỉ

ị

• Khái ni m v đ nh đ a ch (addressing)

ỉ ể

ệ ạ

ệ

ặ ổ

ề ị – Toán h ng c a l nh có th là: ủ ệ • M t giá tr c th n m ngay trong l nh ộ ị ụ ể ằ • N i dung c a thanh ghi ộ ủ • N i dung c a ngăn nh ho c c ng ớ ủ ộ IO ỉ ị ươ ng pháp đ nh đ a ch (addressing ỉ ủ ệ ỉ

ị modes) là cách th c ứ ị ể ơ vùng đ a ch c a l nh đ xác đ nh n i

ị ị ị ị ị ị

ị

ạ – Ph ị ị đ a ch hóa trong ch a toán h ng

ứ • Đ nh đ a ch t c thì ỉ ứ • Đ nh đ a ch thanh ghi ỉ • Đ nh đ a ch tr c ti p ỉ ự ế • Đ nh đ a ch gián ti p qua thanh ghi ế ỉ • Đ nh đ a ch gián ti p ỉ ế • Đ nh đ a ch d ch chuy n ể ỉ

Các phương pháp định địa chỉ

ị

• Đ nh đ a ch t c thì ạ

(Immediate Addressing) ỉ ủ ệ

ỉ

ể

ạ

ớ

ậ

ộ ấ ạ

ị ủ

ế

ả

ỉ ứ ị – Toán h ng n m ngay trong ằ vùng đ aị ch c a l nh – Ch có th là toán h ng ngu n ồ – Ví d : ụ ADD R1, 5 ; R1 R1+5 – Không tham chi u b nh ế – Truy c p toán h ng r t nhanh ạ – D i giá tr c a toán h ng b h n ch ị ạ

Các phương pháp định địa chỉ

ị

• Đ nh đ a ch thanh ghi (Register

ỉ ị Addressing) – Toán h ng đ

ạ ượ

c ch a trong thanh ghi có ị ứ ỉ tên trong vùng đ a ch

; R1 R1+R2

– Ví d : ụ

ị  vùng đ a ch ỉ ng thanh ghi ít

ộ

ế ạ

ADD R1, R2 – S l ố ượ ơ ầ c n ít bit h n – Không tham chi u b nh ớ – Truy c p toán h ng nhanh – Tăng s l ng thanh ghi

ậ ố ượ  hi u qu ả ệ

h nơ

Các phương pháp định địa chỉ

ị

• Đ nh đ a ch tr c ti p ỉ ự ế (Direct Addressing) – Toán h ng là ngăn nh có đ a ch ỉ ạ ị vùng đ a ị ự ế ỉ cượ ch ra tr c ti p trong đ ỉ ủ l nhệ ch c a – Ví d : ụ

ộ

ớ ộ

ộ ớ

• ADD R1, A ;R1  R1 + (A) • C ng n i dung thanh ghi R1 v i n i dung ỉ

ị

ỉ

ớ

đ a ch A – CPU tham chi u b nh m t l n đ ể

c a ủ ô nh có đ a ch là A • Tìm toán h ng trong b nh ộ ạ ớ ở ị ớ ộ ầ ế ậ ữ ệ truy nh p d li u

ộ

Các phương pháp định địa chỉ

ị

• Đ nh đ a ch gián ti p qua ỉ

ế thanh ghi (Register Indirect Addressing) – Toán h ng là ạ

ị ỉ ô nh có đ a ch

ỉ ớ n mằ trong thanh ghi – Vùng đ a ch cho bi ế ị t tên thanh

ầ ghi đó. Thanh ghi có th là ể ng m đ nh

ượ ọ c g i là con

ỏ ị – Thanh ghi này đ tr (pointer)

c tham

ộ

– Vùng nh có th đ ể ượ ớ chi u làế ớ l n (2ớ n, v i n là đ dài ủ c a thanh ghi)

Các phương pháp định địa chỉ

ế

ị

• Đ nh đ a ch gián ti p qua ỉ

b ộ nhớ

(Indirect Memory Addressing)

– Bộ nh đ ỉ c a ủ

ớ ượ ứ ị ị ạ ỏ ở vùng đ a ch c tr b i ỉ ủ ệ l nh ch a đ a ch c a toán h ng

ế ể

ố ế ộ

– Có th gián ti p nhi u l n ề ầ – Gi ng nh khái ni m bi n con tr và ỏ ế ệ ậ bi n đ ng trong l p trình – CPU ph i th c hi n tham chi u b ộ ế ệ ự ả ạ  nh ớ nhi u l n đ tìm toán h ng ể ề ầ ch mậ

ể ượ ế – Vùng nh có th đ ớ c tham chi u là

l nớ

Các phương pháp định địa chỉ

ị

• Đ nh đ a ch d ch chuy n ể ỉ

ị (Displacement Addressing)

ạ

– Đ xác đ nh toán h ng, ị ứ vùng ầ ỉ ch a hai thành ph n:

ể ị đ a ch • Tên thanh ghi • H ng s ố ằ ỉ ủ ị

– Đ a ch c a toán h ng = n i ộ dung thanh ghi + h ng s

ạ ằ – Thanh ghi có th đ ể ượ ố ầ c ng m

đ nhị

Các phương pháp định địa chỉ

ị ạ

• Đ nh đ a ch d ch chuy n ỉ ị

ỉ ươ

• Đ a ch hoá t ỉ

ị ị ể (ti p)ế – Các d ng đ a ch d ch chuy n ị ể ố ớ ị ng đ i v i PC – Thanh ghi là B đ m ch ươ ộ ế – Toán h ng có đ a ch cách ị

ạ ỏ ở ng trình PC c ô nh đ ớ ượ tr b i PC

ỉ m t đ l ch xác đ nh

ộ ộ ệ • Đ nh đ a ch c s ị ị ỉ ơ ở (base)

ỉ ơ ở

ằ

ằ ố

ị – Thanh ghi ch a đ a ch c s ứ ị – H ng s là ch s ố ỉ ố • Đ nh đ a ch ch s ị ỉ ố (index) ỉ ị – H ng s là đ a ch c s ỉ ơ ở – Thanh ghi ch a ch s ỉ ố

ị ứ

Phân loại tập lệnh

• CISC và RISC

– CISC:Complex Instruction Set Computer:

ầ ủ

– RISC:Reduced Instruction Set Computer:

ụ • Máy tính v i t p l nh đ y đ ớ ậ ệ • Ví d : Intel x86, Motorola 680x0

• Máy tính v i t p l nh thu g n ọ ớ ậ ệ • Ví d : SunSPARC, Power PC, MIPS, ARM ...

ớ

ị

– RISC đ i ngh ch v i CISC

ụ ố

Phân loại tập lệnh

ệ ng l nh ệ  D l p trình, ễ ậ

ặ – S l ố ượ ươ ch

• Các đ c tr ng c a ủ CISC ề nhi u (vài trăm l nh) ộ ắ ạ

ế

ớ ng trình ng n h n (chi m ít b nh ) ộ ậ ẫ ớ các thanh ghi l n b nh

ự ề ỳ

ầ l nớ ng khuôn d ng l nh

ị

ầ ứ ầ ơ – Truy c p toán h ng ở – C u trúc CPU ph c t p ứ ạ ấ – Th i gian th c hi n l nh c n nhi u chu k máy ệ ệ ờ – S l ệ ạ ố ượ – CPU có t p thanh ghi nh ỏ ậ – Có nhi uề mode đ a ch ỉ – M t s l nh không có m ch ph n c ng riêng (c n có vi

ộ ố ệ ươ ạ ệ ch ể ự ng trình đ th c hi n)

Phân loại tập lệnh

• Các đ c tr ng c a RISC ư

ơ ả ấ  Khó (vài ch c l nh) và c b n nh t

ụ ệ ơ ng trình dài h n

ậ ươ ệ ạ ở các thanh ghi

ự ộ ỳ

ỉ ị

ủ ặ – S l ệ ố ượ ng l nh ít ậ l p trình, ch – H u h t các l nh truy c p toán h ng ế ầ – C u trúc CPU đ n gi n ả ơ ấ – Th i gian th c hi n l nh là m t chu k máy ệ ệ ờ – S l ệ ạ ố ượ ng khuôn d ng l nh ít (<=4) – CPU có t p thanh ghi l n ớ ậ – Có ít mode đ a ch (<=4) – M i l nh có m ch ph n c ng riêng (không c n vi ầ ứ

ạ ầ

ỗ ệ ươ ch ng trình)

Phân loại tập lệnh

• So sánh CISC và RISC

Lo iạ Hãng SX ệ ố H th ng MT Năm SX

CISC RISC . IBM DEC VAX Intel Motorola MIPS 370/168 11/780 486 88000 R4000 1973 1978 1989 1988 1991

ố ượ

S l

ệ ng l nh

208 303 235 51 94

ướ ệ

Kích th

c l nh (B)

26 257 111 4 32

Addressing modes4 22 11 3 1

ố ượ

S l

ng thanh ghi

16 16 8 32 32

ươ

Vi Ch

ngTrình (KB)

420 480 246 0 0

Phân loại tập lệnh

ử ụ

ệ

ề

• Th ng kê 10 l nh Intel x86 s d ng nhi u

ố nh tấ

ỷ ệ (%)

TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

L nhệ load conditional branch compare store add and sub move registerregister call return Total T l 22% 20% 16% 12% 8% 6% 5% 4% 1% 1% 96%

Phân loại tập lệnh

ế

ủ

ẫ ử ụ

• T i sao ki n trúc CISC c a Intel v n s d ng

ng thích

ợ ề ươ ự ớ

ấ ử ụ ề ẵ

ậ

ạ nhi u?ề – V n đ t ấ – D xây d ng trình d ch (compiler) h n ơ ị ễ – Phù h p v i nhi u NNLT c p cao (HLL) – Ph n m m có s n đang s d ng nhi u ề ề ầ – Th c t ậ ệ ệ ố ự ế ệ hi n nay s d ng h th ng t p l nh lai gi a RISC và CISC ổ ứ ế ử ụ

ươ

• T ch c bên trong theo RISC • Ki n trúc l p trình bên ngoài theo CISC • S d ng vi ch ng trình làm trung gian

ử ụ ữ