Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành: Bài 5 - Nguyễn Hồng Sơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành: Bài 6 trình bày nội dung về Cấu trúc bộ xử lí và thực thi chương trình. Tổ chức các thanh ghi, Tổng quan thực thi chương trình; Chu kỳ lấy chỉ thị và thực thi. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành: Bài 5 - Nguyễn Hồng Sơn

Bài 5 om .c CẤU TRÚC BỘ XỬ LÝ VÀ ng THỰC THI CHƯƠNG TRÌNH co an th Nguyễn Hồng Sơn o ng du u cu 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Công việc của CPU om .c CPU phải ng co Fetch instructions an Interpret instructions Fetch data th o ng Process data du Write data u cu 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
CPU với system bus om .c ng co an th o ng du u cu 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Cấu trúc bên trong của CPU om .c ng co an th o ng du u cu 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tổ chức các thanh ghi om .c CPU cần có các vùng nhớ tạm để làm việc, ng gọi là các thanh ghi (registers) co an Số lượng và chức năng thay đổi tùy vào thiết kế của bộ xử lý. th o ng Là một trong các quyết định thiết kế quan du trọng. u cu Mức cao nhất trong phân cấp bộ nhớ. 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
User-visible register om .c User-visible register là thanh ghi có thể được tham ng chiếu qua ngôn ngữ máy, bao gồm các loại: co an General Purpose: đa chức năng, chứa operand của th chỉ thị ng Data: chỉ chứa data, không được dùng để tính toán o du địa chỉ. u cu Address: dùng cho chế độ địa chỉ như segment pointer, index register, stack pointer Condition Codes: chứa các mã điều kiện (còn gọi là các flag) 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Control & status register om .c Có một số thanh ghi được dùng để điều khiển ng hoạt động của CPU co an Program Counter th Instruction Decoding Register o ng Memory Address Register du Memory Buffer Register u cu Tất cả các thiết kế đều có một hay tập thanh ghi gọi là PSW (Program Status Word) 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
PSW om .c PSW chứa các mã điều kiện cùng với các thông tin ng trạng thái khác. Các field hay flag phổ biến gồm: co Sign an th Zero ng Carry o Equal du Overflow u cu Interrupt enable/disable Supervisor: chỉ mode là user hay supervisor 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Supervisor mode om .c Các chỉ thị đặc quyền chỉ có thể thực thi ng trong supervisor mode. co an Vùng nhớ đặc biệt chỉ có thể truy xuất trong supervisor mode th o ng Được dùng bởi hệ điều hành du u Không khả dụng đối với các chương trình cu của user. 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Ví dụ tổ chức thanh ghi om .c ng co an th o ng du u cu 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tổng quan thực thi chương trình om .c Một chương trình ñược thực thi gồm một ng tập chỉ thị được lưu giữ trong bộ nhớ. co CPU coù nhiệm vụ thực thi từng chỉ thị được an chỉ ñịnh trong chương trình th ng Quùa trình xử lyù chỉ thị gồm coù hai bước: o du CPU ñọc chỉ thị từ bộ nhớ u cu CPU thực thi chỉ thị, coù thể gồm một số hoạt ñộng 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Thực thi chương trình … om .c Chu kỳ chỉ thị (instruction cycle): Quá trình ng xử lý cho một chỉ thị. co an Chu kỳ lấy chỉ thị Chu kỳ thực thi th ng o du u cu 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chu kỳ chỉ thị cơ bản om .c bắt đầu ng co an Chu kỳ lấy chỉ thị th lấy chỉ thị kế o ng du u thực thi chỉ thị Chu kỳ thực thi cu Kết thúc 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chu kỳ lấy chỉ thị và thực thi om .c Bắt ñầu mỗi chu kỳ chỉ thị, CPU nạp chỉ thị từ bộ ng nhớ co PC (program counter): laø thanh ghi hướng dẫn an chọn chỉ thị kế tiếp th Mặc ñịnh sau mỗi lần nạp, PC sẽ tăng một ñơn vị ng (chỉ tới chỉ thị kế tiếp theo tuần tự trong chương o du trình) u cu Chị thị được nạp vaøo thanh ghi IR (instruction register) 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chu kỳ lấy chỉ thị và thực thi… om .c Chỉ thị tồn tại ở dạng mã nhị phân, chỉ cho CPU ng biết noù phải laøm công việc gì. co CPU sẽ phiên dịch (giải mã lệnh) ñể nhận biết an công việc phải laøm. th Caùc công việc thường rơi vaøo một trong bốn ng nhoùm: o du CPU-Memory u cu CPU-I/O Xử lyù data Điều khiển: ví dụ thay ñổi tuần tự 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chu kỳ lấy chỉ thị và thực thi… om .c Việc thực thi một chỉ thị cụ thể liên quan ng đeán nhiều công việc. co Một chu kỳ thực thi coù thể coù nhiều tham an th chiếu đến bộ nhớ. ng Một chu kỳ thực thi coù thể coù nhiều tham o du chiếu đến I/O u cu Một chu kỳ thực thi coù thể coù nhiều tham chiếu đến bộ nhớ vaø cả I/O 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Các trạng thái trong một chu kỳ chỉ thị om .c (1)Tính toaùn ñịa chỉ của chỉ thị: xaùc ñịnh ñịa chỉ của chỉ thị kế tiếp, thường laø cộng một hằng số vaøo ñịa chỉ của chỉ thị trước. ng co (2)Lấy lệnh (3)Giải mã chỉ thị: phân tích ñể xaùc ñịnh công việc phải laøm vaø toaùn an hạng ñược duøng. th (4)Tính toaùn ñịa chỉ toaùn hạng: nếu công việc cần lấy thông số (data) ng o từ bộ nhớ hay I/O. du (5)Lấy toaùn hạng u (6)Xử lý trên dữ liệu theo công việc ñược chỉ ñịnh. cu (7)Lưu toaùn hạng (data) 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
om .c ng CPU truy xuất 7 2 5 co MM hay I/O an th nhiều nhiều toán hạng o ng kết quả Hoạt đñộng du 3 4 6 4 beân trong CPU 1 u cu chỉ thị Vetor hay kế string 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Các trạng thái… om .c Trên một số maùy tính, một chỉ thị cuï thể chỉ ng ñịnh một toaùn tử thực hiện trên một vector co an (mảng một chiều) hay chuỗi của caùc kyù tự. th Điều naøy liên quan ñến lặp ñi lặp lại việc o ng lấy dữ liệu hay lưu trữ dữ liệu. du u cu 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Ví dụ máy giả thuyết om .c Từ nhớ 16 bit Instruction: 4 bit mã vaø 12 bit ñịa chỉ ng co Data: 1 bit dấu vaø 15 bit ñịnh lượng an Gồm coù caùc thanh ghi: th PC ng IR o du AC(accumulator): thanh ghi tạm u 4 trong số 16 mã lệnh cuï thể cu 0001: nạp nội dung từ bộ nhớ vaøo AC 0010: ghi nội dung AC vaøo bộ nhớ 0101: cộng nội dung từ bộ nhớ với nội dung của AC. 20 0110: nhân nội dung từ bộ nhớ với nội dung của AC. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt