- Trang Chủ
- Hệ điều hành
- Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 4: Bộ xử lý trung tâm CPU
Xem mẫu
- Chương 4
Bộ xử lý trung tâm
CPU
1
- Mục tiêu
Nhận biết các thành phần cơ bản của đơn vị
xử lý trung tâm (CPU) và chức năng của
chúng.
Hiểu được vai trò mỗi thành của CPU trong
mối quan hệ với việc xử lý thông tin.
Kiến trúc tập lệnh của CPU
2
- Nội dung
Cấu trúc cơ bản của CPU
Kiến trúc tập lệnh
Hoạt động của CPU
3
- 4.1 Cấu trúc cơ bản của CPU
Control Unit - CU
Arithmetic and Logic
Unit - ALU
Register File – RF
Bus Interface Unit -
BIU
Local Bus (Internal
Bus)
4
- 1. Đơn vị số học và logic (ALU)
Chức năng: Thực hiện các phép toán số học
và phép toán logic:
Số học: cộng, trừ, tăng, giảm, bù hai, so
sánh
Logic: AND, OR, NOT, XOR, NOR, phép dịch
bit
5
- Mô hình kết nối ALU
6
- Các khối bên trong ALU
= Bộ cộng Bộ trừ
Bộ dịch Bù hai
Tăng Giảm
OR AND XOR
NOT NOR
7
- Bộ cộng sử dụng trong máy tính điện
tử
Bộ cộng hai số nhị phân n bit:
8
- Bộ cộng sử dụng trong máy tính điện
tử
Bộ bán tổng Bộ cộng đầy đủ 1 bit
a0 S0
Half-Adder
b0 c1
9
- 2. Thanh ghi
Thanh ghi là bộ nhớ bên trong CPU
Vùng nhớ được CPU nhận biết qua tên thanh
ghi
Ví dụ: Bảng mã thanh ghi của VXL 8086
10
- 2. Thanh ghi
Chức năng và đặc điểm
Chứa các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt
động ở thời điểm hiện tại của CPU
Được coi là mức đầu tiên của hệ thống nhớ, có tốc
độ truy xuất cực nhanh
11
- Thanh ghi
Xây dựng từ các phần tử nhớ cơ bản:
R Q
S Q
SR = SR = SR = SR=
Qn D=0 D=1 Qn T=0 T=1 Qn
00 01 11 10
0 0 1 0 0 1
0 0 0 - 1
1 0 1 1 1 0
1 1 0 - 1
JK= JK= JK= JK=
Qn
00 01 11 10
0 0 0 1 1
1 1 0 0 1 12
- Thanh ghi 8 bit song song
13
- Thanh ghi dịch
14
- Phân loại thanh ghi theo chức năng
Thanh ghi địa chỉ: quản lý địa chỉ của ngăn nhớ
hay cổng vào/ra
Thanh ghi lệnh: chứa lệnh đang được thực hiện
Thanh ghi dữ liệu: chứa tạm thời các dữ liệu
Thanh ghi trạng thái: chứa các thông tin điều
khiển của CPU và trạng thái kết quả phép toán
Thanh ghi đa năng: có thể chứa địa chỉ hoặc dữ
liệu
15
- Các thanh ghi điển hình trong CPU
16
- Các thanh ghi địa chỉ
Thanh ghi cơ sở (thanh ghi
đoạn)
Ví dụ: CS (Code segment
Thanh ghi chỉ số (thanh ghi
lệch)
Ví dụ: PC (Program Counter)
Thanh ghi cơ sở:Thanh ghi chỉ sổ >
Lưu địa chỉ logic
MAR (Memory Address
Register): Thanh ghi đệm địa
17
chỉ
- Bộ đếm chương trình PC
PC: Program Counter
Còn được gọi là con trỏ lệnh
IP (Instruction Pointer)
Lưu địa chỉ của lệnh tiếp
theo sẽ được nhận vào
Sau khi một lệnh được nhận
vào, nội dung PC tự động
tăng để trỏ sang lệnh kế
tiếp
18
- Ngăn xếp (Stack)
Ngăn xếp là vùng nhớ, thường dùng để
phục vụ cho chương trình con hoặc phục
vụ ngắt
Truy cập theo kiểu LIFO (Last in – First
out)
Đáy ngăn xếp là một ngăn nhớ xác định
Đỉnh ngăn xếp là thông tin nằm ở vị trí
trên cùng trong ngăn xếp
Đỉnh ngăn xếp có thể bị thay đổi
19
- Minh họa con trỏ ngăn xếp
SP Đỉnh Stack
Đáy Stack
20
nguon tai.lieu . vn