Bài giảng tổ chức CPU

Khoa KTMT Vũ Đức Lung 1
Chương 7 – Tổ chức bộ xử lý
7.1. Tổ chức bộ xử lý trung tâm
7.2. Bộ điều khiển
7.3. Bộ thanh ghi
7.4. Đường đi dữ liệu (Datapath)
7.4.1. Tổ chức One-Bus
7.4.2. Tổ chức Two-Bus, Three-Bus
7.5. Diễn tiến thi hành lệnh mã máy
7.6. Xử lý ngắt (Interrupt Handling)
7.7. Kỹ thuật ống dẫn (Pipeline)
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 2
7.1. Tổ chức bộ xử lý trung tâm

đòi hỏi ở bên trong CPU:
–
Tìm nạp lệnh (Fetch Instruction)
–
Diễn giải lệnh (Interpret Instruction)
–
Tìm nạp dữ liệu (Fetch data)
–
Xử lý dữ liệu (Process data)
–
Ghi dữ liệu (Write data)
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 3
Cấu trúc bên trong của CPU
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 4
7.2. Bộ điều khiển

Bộ điều khiển mạch điện tử

–
nguyên lý hoạt động như một mạch tuần tự hay Automate (mạch tự
động hóa) trạng thái hữu hạn
–
Ưu điểm :
•
chỉ có một số hữu hạn các trạng thái
•
tối ưu để tạo ra chế độ nhanh cho tác vụ

Bộ điều khiển vi chương trình
–
dùng một vi chương trình lập sẵn nằm trong bộ nhớ điều khiển để khởi
động dãy vi tác vụ theo yêu cầu.
–
dùng rộng rãi trong các bộ xử lý CISC
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 5
7.2. Bộ điều khiển

sơ đồ khối một bộ điều khiển cơ bản
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 6
7.2. Bộ điều khiển (tt)

Ví dụ điều khiển thực hiện một lệnh: ADD R0,R1,R2
Các bước thực
hiện
Cài đặt phần
cứng
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 7
7.3. Bộ thanh ghi


Thanh ghi mục đích chung

Thanh ghi có mục đích đặc biệt

Chiều dài của thanh ghi

Số lượng thanh ghi

Thanh ghi truy cập bộ nhớ
–
Thanh ghi dữ liệu bộ nhớ (memory data register - MDR)
–
Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ (memory address regiater – MAR)

Thanh ghi chuyển tải lệnh
–
Bộ đếm chương trình (program counter – PC)
–
Thanh ghi lệnh (instruction register – IR)

Thanh ghi từ trạng thái của chương trình (program status
word – PSW).
Khoa KTMT Vũ Đức Lung 8
Các thanh ghi họ 80x86
–
Thanh ghi mục đích chung
–
Thanh ghi segment
–

Thanh ghi đếm chương trình PC và thanh ghi cờ trạng thái