Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 5: Bộ xử lý trung tâm

Chia sẻ: ViDoraemon2711 ViDoraemon2711 | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 5: Bộ xử lý trung tâm trình bày các nội dung chính sau: Cấu trúc cơ bản của CPU, tập lệnh, hoạt động của CPU. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 5: Bộ xử lý trung tâm

KiẾN TRỨC MÁY TÍNH VÀ HỢP NGỮ CHƯƠNG 5: Bộ xử lý trung tâm
CPU 2  5.2.1. Cấu trúc cơ bản của CPU  5.2.2. Tập lệnh  5.2.3. Hoạt động của CPU
5.2.1. Cấu trúc cơ bản của CPU 3 Đơn vị ghép nối Bus
1. Đơn vị điều khiển (CU) 4  Chức năng:  Điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ đưa vào thanh ghi lệnh (IR) 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.
Đơn vị điều khiển (tiếp) 5  Mô hình kết nối của đơn vị điều khiển: IR
Đơn vị điều khiển – Control Unit(tiếp) 6  Các tín hiệu đưa đến Control Unit:  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
Đơn vị điều khiển Control Unit (tiếp) 7  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
2. Đơn vị số học và logic (ALU) 8  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
Đơn vị số học và logic (tiếp) 9  Mô hình kết nối của ALU
Mô hình kết nối của ALU 4 bit 10
Mô hình kết nối của ALU 16 bit 11
3. Tập thanh ghi (RF) 12  a. Chức năng và phân loại  b. Một số thanh ghi điển hình
a. Chức năng và phân loại 13  Chức năng:  Là tập hợp các thanh ghi nằm trong CPU  Chứa các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động hiện tại của CPU.  Phân loại tập thanh ghi  Phân loại theo khả năng can thiệp của người lập trình:  Các thanh ghi không lập trình được: người lập trình không can thiệp được  Các thanh ghi lập trình được: người lập trình
b. Một số thanh ghi điển hình 14  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
Các vùng nhớ cơ bản của CT 15  Chương trình đang thực hiện phải nằm trong bộ nhớ chính và nó chiếm 3 vùng nhớ cơ bản sau:  Vùng nhớ lệnh (Code): chứa các lệnh của chương trình.  Vùng dữ liệu (Data): chứa dữ liệu của chương trình. Thực chất đây là nơi cấp phát các ngăn nhớ cho các biến nhớ.  Vùng ngăn xếp (Stack): là vùng nhớ có cấu trúc LIFO (Last In First Out) dùng để cất giữ thông tin và sau đó có thể khôi phục lại.
Ví dụ minh họa thực thi một chương trình 16
Bộ đếm chương trình (PC) 17  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.
Minh họa hoạt động của PC 18
Thanh ghi con trỏ dữ liệu (DP) 19  Chứa địa chỉ của ngăn nhớ dữ liệu mà CPU muốn truy cập.  Thường có một số thanh ghi con trỏ dữ liệu.
Minh họa hoạt động của DP 20