slide tìm hiểu về cấu trúc và chức năng của bộ vi xử lý trong máy tính

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG
CỦA VI XỬ LÝ
NỘI DUNG CHÍNH

Cấu trúc CPU.

Thanh ghi.
CẤU TRÚC CPU

Nhiệm vụ của CPU:

Lấy lệnh

Giải mã lệnh

Lấy dữ liệu

Xử lý dữ liệu

Ghi dữ liệu
CPU VÀ HỆ THỐNG BUS
CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA
CPU
THANH GHI

CPU cần có 1 không gian làm việc(lưu trữ
tạm thời) gọi là thanh ghi.

Số lượng và chức năng của thanh ghi
khác nhau giữa các thiết kế vi xử lý.


Là 1 thành phần quyết định chủ yếu các
thiết kế.

Là mức cao nhất của hệ thống phân cấp
bộ nhớ.
THANH GHI NGƯỜI DÙNG CÓ
THỂ NHÌN THẤY

Thanh ghi đa năng.

Thanh ghi đoạn

Thanh ghi con trỏ

Thanh ghi chỉ số

Thanh ghi cờ
THANH GHI ĐA NĂNG (thanh ghi dữ liệu )(1)

Là các thanh ghi 16 bit,chia ra làm 2 nửa cao và thấp
gồm các thanh ghi 8 bit : AL,AH,BL,BH,CL,CH,DL,DH

Có thể định địa chỉ một cách độc lập

AX:là thanh ghi chứa kết quả các thao tác :
nhân,chia,1số lệnh chỉnh dữ liệu

BX:là thanh ghi cơ sở chứa địa chỉ lệnh của ô nhớ
trong đoạn DS


CX:là thanh ghi đếm

DX :dùng cùng với AX trong nhân chia các số 16
bit,hay dung để chứa các địa chỉ cổng vào ra dữ liệu
trực tiếp
THANH GHI ĐA NĂNG (ví dụ)

ADD 3,4
Kết quả nằm trong thanh ghi AL

MOV AX, 24H ; gán AX= 24h
MOV BX, 1234H; gán BX =1234H
ADD AX, [ BX]; cộng AX với địa chỉ
của ô nhớ BX
THANH GHI ĐOẠN

Gồm các thanh ghi 16bit
:CS,DS,SS,ES

Dùng để định địa chỉ đoạn vùng nhớ
1MB bằng cách chia thành 16đoạn
64KB

Phạm vi 0 =>FFFFF =2
20
địa chỉ/ô nhớ
THANH GHI CON TRỎ

Chứa địa chỉ bên trong của đoạn(gọi
là địa chỉ lệch)


Địa chỉ lệch :là độ lệch so với địa chỉ
đầu đoạn

Gồm các thanh ghi 16bit :BP,SP,IP
THANH GHI CHỈ SỐ

SI: thanh ghi chỉ số nguồn

DI: thanh ghi chỉ số đích
THANH GHI CỜ

CF cờ nhớ , PF cờ kiểm tra chẵn lẻ

AF cờ phụ, SF cờ dấu

ZF cờ rỗng, OF cờ tràn

…

Dùng để ghi kết quả của các lệnh
kiểm tra so sánh,thực hiện chương
trình.có thể lập hoặc xóa một số
bit.Mỗi cờ chiếm một bit
CÁC THANH GHI KHÁC

Có thể thanh ghi trỏ tới

Process control blocks (khối điều khiển xử lý)


Interrupt Vectors (vector ngắt)

Thiết kế CPU và thiết kế hệ điều hành
có liên kết chặt chẽ
VÍ DỤ CẤU TẠO THANH GHI
CHU KỲ GIÁN TIẾP

Có thể yêu cầu truy cập bộ nhớ để lấy
toán hạng.

Địa chỉ gián tiếp đòi hỏi truy cập bộ nhớ
nhiều hơn.

Có thể được coi như thêm chu kỳ lệnh
nhỏ.
CHU KỲ LỆNH GIÁN TIẾP
LUỒNG DỮ LIỆU( LẤY LỆNH)

Phụ thuộc vào thiết kế của CPU

Fetch(LẤY)

Thanh ghi PC chứa địa chỉ của lệnh tiếp theo

Địa chỉ thì được di chuyển tới MAR

Hàng địa chỉ trên bus địa chỉ

Đơn vị điều khiển thì yêu cầu bộ nhớ đọc


Hàng kết quả trên bus dữ liệu, được copy tới MBR sau
đó tới IR

Trong khi đợi lấy lệnh tiêp theo PC tăng lên mức 1
LUỒNG DỮ LIỆU ( LẤY DỮ
LIỆU)

Thanh ghi IR được kiểm tra

Nếu địa chỉ gián tiếp thì chu kỳ lệnh
gián tiếp được thi hành

N bit ở phía bên phải nhất của MBR được di chuyển
tới MAR

Đơn vị điều khiển thì yêu cầu bộ nhớ đọc

Kết quả (địa chỉ của toán hạng) đưa tới MBR
LUỒNG DỮ LIỆU (sơ đồ lấy lệnh)
LUỒNG DỮ LIỆU (sơ đồ lấy lệnh
gián tiếp)
LUỒNG DỮ LIỆU ( THI HÀNH)

Cho phép lấy nhiều dạng

Phụ thuộc vào lệnh đang thi hành

Có thể bao gồm

Bộ nhớ đọc/ghi


Input/Output

Thanh ghi truyền

Toán hạng ALU
LUỒNG DỮ LIỆU ( NGẮT)

Đơn giản

Có thể dự đoán

Dòng PC được lưu lại, cho phép lấy lại sau khi
ngắt

Những nội dung của PC được copy sang MBR

Vị trí đặc biệt của bộ nhớ đưa tới MAR

MBR ghi tới bộ nhớ

PC được tải với địa chỉ của chương trình điều
khiển ngắt

Lệnh tiếp theo(là lệnh đầu tiên của chương trình
ngắt) có thể được lấy
LUỒNG DỮ LIỆU ( SƠ ĐỒ
NGẮT)
TÌM NẠP


Lấy địa chỉ của bộ nhớ chính

Sự thi hành thường không được đưa
tới bô nhớ chính

Có thể lấy lệnh tiếp theo trong
khoảng thời gian đó

Sự thi hành của dòng lệnh

Lệnh tìm nạp được gọi