KIẾN TRÚC MÁY TÍNH - CHƯƠNG 4 - BỘ VI XỬ LÝ - CPU ppsx

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 1
KI N TRÚC MÁY TÍNHẾ
Gi ng viên:ả Ths Ph m Thanh Bìnhạ
B môn K thu t máy tính & m ngộ ỹ ậ ạ
/>
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 2
Ch ng 4:ươ
B VI X LÝ- CPUỘ Ử
S đ h th ng x lýơ ồ ệ ố ử
Ki n trúc b vi x lýế ộ ử
Quá trình thi hành l nhệ
Các chân tín hi u c b n c a CPUệ ơ ả ủ
H VXL Intel 8x86ọ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 3
S đ h th ng x lý:ơ ồ ệ ố ử
CPU
Bộ nhớ trong Mạch vào/ra
Bus
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 4
Các thành ph n c a kh i x lýầ ủ ố ử
B vi x lý – CPUộ ử (Central Processing Unit): Là
b não c a máy tính, nó x lý các thông tin và đi u ộ ủ ử ề
khi n m i ho t đ ng c a máy tính.ể ọ ạ ộ ủ
B nh trong:ộ ớ Là b nh có kh năng liên l c tr c ộ ớ ả ạ ự
ti p v i b vi x lý,là n i l u tr d li u ph c v ế ớ ộ ử ơ ư ữ ữ ệ ụ ụ
cho quá trình x lý.ử
Các m ch vào ra:ạ Đ đi u khi n vi c giao ti p ể ề ể ệ ế

v i thi t b ngo i vi.ớ ế ị ạ
H th ng Bus:ệ ố K t n i các b ph n trên l i v i ế ố ộ ậ ạ ớ
nhau.
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 5
Chi ti t:ế
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 6
BUS:
BUS: Là h th ng dây d n và cáp n i đ ệ ố ẫ ố ể
liên l c gi a CPU v i b nh và các vi ạ ữ ớ ộ ớ
m ch vào ra.ạ
Có ba lo i BUSạ : Bus đ a ch (Address ị ỉ
bus), Bus d li u (Data bus), Bus đi u ữ ệ ề
khi n (Control bus).ể
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 7
Bus Đ a ch :ị ỉ Dùng đ truy n đ a ch c a ô ể ề ị ỉ ủ
nh mà ớ CPU c n liên l c.ầ ạ
Bus D li u:ữ ệ Dùng đ truy n d li u.ể ề ữ ệ
Bus Đi u khi n:ề ể Dùng đ truy n các tín ể ề
hi u đi u khi n trong quá trình liên l c ệ ề ể ạ
(Ví d : tín hi u xác đ nh quá trình truy ụ ệ ị
nh p b nh là ậ ộ ớ Đ cọ hay Ghi)
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 8
Các m ch vào raạ
CPU không th liên l c tr c ti p v i các ể ạ ự ế ớ
thi t b ngo i vi mà ph i thông qua các ế ị ạ ả vi
m ch vào/ra.ạ

M i vi m ch này ch a m t vài thanh ghi ỗ ạ ứ ộ
g i là ọ c ng vào/ra (Input/Output Port).ổ
T ng t nh b nh , ươ ự ư ộ ớ các c ng vào/ra ổ
cũng đ c đánh đ a ch . ượ ị ỉ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 9
Phân lo i vi x lýạ ử
Multi chip: dùng 2 hay nhi u chip LSI (Large ề
Scale Intergration: tích h p t 1000 ÷ 10000 ợ ừ
transistor) cho ALU và control.
Microprocessor: dùng 1 chip LSI/VLSI (Very
Large Scale Intergration: tích h p ÷ 10000 ợ
transistor) cho ALU và control.
Single chip microprocessor (còn g i là ọ
microcomputer / microcontroller): là 1 chip
LSI/VLSI ch a toàn b các kh i nh slide ứ ộ ố ư ở
tr c.ướ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 10
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 11
Ki n trúc b vi x lýế ộ ử
Xem s đ :ơ ồ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 12
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 13
B vi x lý có 2 kh i ch c năng:ộ ử ố ứ
Kh i th c thi (EU - Execution unit):ố ự Đ m ả
nhi m vi c th c hi n l nh.ệ ệ ự ệ ệ

Kh i giao ti p busố ế (BIU – Bus interface
unit): Liên l c gi a EU v i Bus ngoài.ạ ữ ớ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 14
Kh i th c thi (EU)ố ự
ALU: Th c hi n các l nh s h c và logic.ự ệ ệ ố ọ
Các toán h ng đ c ch a trong các thanh ạ ượ ứ
ghi d li u (ữ ệ data register) hay thanh ghi đ a ị
ch (ỉ address register), hay t bus n i ừ ộ
(internal bus).
CU (Control Unit): Kh i đi u khi n ho t ố ề ể ạ
đ ng c a EU. Trong kh i này có ộ ủ ố m ch ạ
gi i mã l nh (Instruction decoder).ả ệ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 15
Quá trình thi hành l nh:ệ
L y l nh - Gi i mã – Th c hi nấ ệ ả ự ệ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 16
Quá trình thi hành l nh:ệ
Khi ch ng trình b t đ u, Thanh ghi ươ ắ ầ con tr ỏ
l nhệ s đ a ch đ u ch ng trình. Đ a ch này ẽ ở ị ỉ ầ ươ ị ỉ
đ c chuy n qua b nh thông qua ượ ể ộ ớ Address bus.
Khi tín hi u ệ Read đ a vào ư Control bus, n i dung ộ
b nh liên quan s đ a vào ộ ớ ẽ ư b gi i mã l nhộ ả ệ .
B gi i mã l nhộ ả ệ s kh i đ ng các phép toán c n ẽ ở ộ ầ
thi t đ th c thi l nh. Quá trình này đòi h i m t ế ể ự ệ ỏ ộ
s chu kỳ máy (ố machine cycle) tuỳ theo l nh. ệ
Sau khi l nh đã th c thi, ệ ự b gi i mã l nhộ ả ệ s đ t ẽ ặ
Con tr l nhỏ ệ đ n đ a ch c a l nh k .ế ị ỉ ủ ệ ế

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 17
Các chân tín hi u c b n c a CPUệ ơ ả ủ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 18
CK: Chân nh n tín hi u xung nh pậ ệ ị
Reset: Chân kh i đ ng l iở ộ ạ
Ready/Wait: Xác đ nh tr ng thái s n sàng ị ạ ẵ
ph c v hay ph i ch .ụ ụ ả ờ
Bus Req: Tín hi u yêu c u đ c s d ng ệ ầ ượ ử ụ
Bus
Bus Ack: Xác nh n yêu c u v Busậ ầ ề
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 19
Read: Đi u khi n đ cề ể ọ
Write: Đi u khi n ghi ề ể
Address: Các chân xác đ nh đ a ch khi c n ị ị ỉ ầ
giao ti p v i b nhế ớ ộ ớ
Data: Các chân dành cho d li u.ữ ệ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 20
H vi x lý Intel 8x86ọ ử
4004 là b VXL đ u tiên c a Intel, ra đ i ộ ầ ủ ờ
năm 1971. Nó ch a ứ 2300 transitor:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 21
B VXL ộ Pentium 4 hi n nay ch a ệ ứ 55 tri u ệ
transistor:
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT

Kiến trúc máy tính 4 - 22
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 23
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 24
Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT
Kiến trúc máy tính 4 - 25
Ki n trúc c a Intel 8086ế ủ
S đ kh iơ ồ ố
Quá trình thi hành l nhệ
Các chân c a VXL 8086ủ
L p trình ng tậ ắ