1
Chương 4.
Tổ chức bộ xử lý
(TỔ CHỨC MÁY TÍNH)
zNội dung
zGiới thiệu 1 máy tính cơ bản
zCách hoạt động của máy tính qua các mệnh đề thanh ghi.
zTổ chức máy tính gồm:
zCác thanh ghi
zCấu trúc định thời, điều khiển
zTập lệnh
zChương trình:
zTập lệnh xác định các tác vụ, tác tố và trình tự xử lý
7.1. Mã lệnh
zLệnh máy:
zmã nhị phân xác định dãy vi tác vụ (Mã lệnh)
zLưu trong bộ nhớ (cùng với dữ liệu)
zMáy tính đọc từng lệnh trong bộ nhớvà lưu vào
thanh ghi điều khiển(thanh ghi lệnh)
zMạch điều khiển diễn dịch mã nhị phân của lệnh và
thi hành qua một dãy vi tác vụ.
Chương trình
Dữ liệu
Thanh ghi lệnh
Mạch điều khiểnDãy
vi tác vụ
CPU Bộ nhớ
zCấu trúc:
zMã tác vụ (phần cơ bản nhất)
Nhóm bit xác định các tác vụ: cộng, trừ, nhân, dịch và bù
Số bit dành cho mã tác vụ tùy theo số tác vụ của máy
zPhần xác định thanh ghi / từ nhớ chứa tác tố / kết quả
Thanh ghi xác định qua mã xác định thanh ghi
Từ nhớ xác định qua địa chỉ
z(Có nhiều cách sắp xếp mã nhị phân trong lệnh tùy theo
kiến trúc của máy)
zTổ chức chương trình
zVD: với một tổ chức máy tính đơn giản (h 7.1)
Bộ nhớ 4096 từ nhớ 16 bit Æ Địa chỉ12 bit
Còn lại 4 bit dành cho Mã lệnh
Thanh ghi tích lũy (AC – ACcumulator)
zĐịa chỉ gián tiếp:
Địa chỉ trực tiếp: khi phần 2 của mã lệnh là địa chỉ tác tố
Địa chỉ gián tiếp: khi phần 2 của mã lệnh là địa chỉ của từ nhớ
chứa địa chỉ của tác tố
Bit đầu của mã tác vụ(I: Indirect) cho biết kiểu địa chỉ:
0 : trực tiếp, 1: gián tiếp
2
zVD: (h 7.2)
7.2. Tập thanh ghi
zCác thanh ghi trong máy tính cơ bản (b 7.1) và (h 7.3)
PC: Program Counter
AR: Address Register
IR: Instruction Reg.
DR: Data Reg.
AC: Accumulator
TR: Temporary Reg.
INPR: Input Reg.
OUTR: Output Reg.
zHệ thống Bus nối các
thanh ghi và bộ nhớ (h
7.4)
zNhận xét:
Địa chỉ bộ nhớ : AR
Dữ liệu tính toán: DR
Kết quả : AC
7.3. Tập lệnh
zTập hợp các mã lệnh
zCó 3 dạng mã lệnh: tham chiếu bộ nhớ, thanh ghi, nhập xuất
zMã lệnh 000 đến 110 :
I = 0 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ trực tiếp
I = 1 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ gián tiếp (Indirect)
zMã lệnh 111
I = 0 : Lệnh tham chiếu thanh ghi
I = 1 : Lệnh nhập – xuất (Input / Output)
zTập lệnh đầy đủ: có đủ số lệnh cho từng loại:
zLệnh số học, luận lý và dịch
zLệnh chuyển dữ liệu vào ra giữa bộ nhớ và th/ghi xử lý
zLệnh điều khiển chương trình và lệnh kiểm các điều kiện
trạng thái
zLệnh nhập xuất
zVD: Bảng 7.2, trang 102 (sẽ tìm hiểu kỹ ở bài sau)
LDA: Load (nạp từ bộ nhớ vào AC)
STA: Store (lưu trữ AC vào bộ nhớ)
CLA: Clear (xóa AC)
CMA: Complement (bù AC)
7.4. Định thời và điều khiển
zĐịnh thời: bằng mạch tạo xung đồng hồ
zĐiều khiển:
zĐơn vị điều khiển (Control Unit) :
Phát sinh trong các tín hiệu điều khiển
Cung cấp cho các mạch dồn điều khiển Bus, thanh ghi xử lý và
các vi tác vụ cho mạch tích lũy
zHai cách tổ chức điều khiển:
Điều khiển cứng: luận lý điều khiển được cài đặt (mạch tuần tự)
qua các cổng, mạch lật, mạch giải mã và các mạch số khác.
Điều khiển vi trình: thông tin điều khiển lưu trong bộ nhớ điều
khiển
(Khi thay đổi thiết kế, tổ chức điều khiển?)
3
zLược đồ khối đơn vị
điều khiển (h 7.6)
SC: Sequence Counter
(đếm tuần tự) tạo dãy
thời hiệu T0, T1, T2, ...
Được xóa 0 nếu D3 = 1
zVD: Các thời hiệu điều khiển
zVí dụ tổng hợp (tìm lệnh)
SC = 0, vậy T0= 1
T0: AR ÅPC
S3S2S1= 010, LD (PC) = 1
T1: IR ÅM[AR], PC ÅPC + 1
Read (Mem) = 1, S3S2S1= 111,
LD (IR) = 1, INR (PC) = 1