khối xử lý trung tâm CPU

GV : ThS. Hà ình Dng
Email:
Mobile: 0944.8888.27
KIN TRÚC
MÁY TÍNH
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Khoa Công ngh thông tin
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Chng 2. Khi x lý Trung tâm
CPU
 khi
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
 khi CPU
n vu khin (Control Unit – CU):
u khin hot ng ca máy tính theo chng trình
ã nh sn.
n v s hc và logic (Arithmetic and Logic
Unit – ALU):
Thc hin các phép toán s hc và các phép toán
logic trên các d liu c th.
n v ni ghép bus (Bus interface Unit - BIU):
t ni và trao i thông tin gia bus bên trong
(internal bus) và bus bên ngoài (external bus)
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
p thanh ghi (Register File - RF):
u gi các thông tin tm thi phc v cho hot ng
a CPU gm:
Thanh ghi tích lu A (Accummulator)
m chng trình PC (Program Counter)
Thanh ghi lnh IR (Instruction Register)
Thanh ghi a ch b nh MAR (Memory Address Register)

Thanh ghi m d liu MBR (Memory Buffer Register)
Các thanh ghi tm thi Y và Z
Thanh ghi c FR (Flag Register)
 khi CPU
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k

.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Chu trình x lý lnh
Chu k lnh (Instruction Cycle): là
thi gian t khi CPU cp phát tín
hiu a ch ô nh cha lnh n
khi nó hoàn tt vic thc hin lnh:
Nhn lnh
Thc hin lnh
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o

c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o

c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Chu k lnh
1.Np mã chng
trình vào b nh
trong.
5. Lnh c chuyn
n BUS d liu
3. a ch ô nh cha
nh t PC c
chuyn n BUS ia ch
MMU
Memory
2. a ch ô nh lnh
u tiên c np vào
PC (Program Counter)
6. Lnh c lu
trong thanh ghi lnh IR
7. IR tip tc chuyn lnh

n bu khin CU
8.CU gii mã và sinh ra
các lnh u khin
khác nh ALU,
4.Bus a ch
chuyn a ch ô
nhn MMU,
c ni dung ô
nh
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-

t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi
Thanh ghi (registers) là các ô nh bên
trong CPU, có nhim v lu tr tm thi
nh và d liu cho CPU x lý. Thanh ghi
thng có kích thc nh, nhng tc 
làm vic rt cao - bng tc  CPU. S
ng các thanh ghi trong CPU t 16 –
hàng trm thanh ghi
Kích thc thông dng ca thanh ghi là 8,
16, 32, 64, 128 và 256 bit
CPU PIII,P4, Core 2 duo thanh ghi?
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a

n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi
 lng và kích thc thanh ghi ca CPU Intel
8086: 8 thanh ghi – 16bit
80386: 16 thanh ghi – 32 bit (chia riêng a ch -
8 và d liu - 8)
80486: 16 thanh ghi – 32 bit
PIII: 40 thanh ghi – 32 bit
P4: 128 thanh ghi – 32bit và 64 bit

Core 2 duo: hn 128 thanh ghi gm 32 – 64-128
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi
Thanh ghi tích ly Accummulator: Thanh ghi A không
nhng c s dng  lu toán hng vào mà còn
dùng  cha kt qu ra. Ngoài ra, thanh ghi A còn
thng c dùng trong các lnh trao i d liu vi
các thit b vào ra. Kích thc ca thanh ghi A bng kích
thc t x lý ca CPU
Ví d phép cng: c + d = e
A Y
c d
Thc hin
phép cng
ALU
p c
p d
Z
Mem
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi
Thanh ghi lnh (IR-Instruction Register): Lu
nh ang thc hin. IR nhn lnh t MBR và
chuyn tip lnh n CU gii mã và thc hin.
Thanh ghi MAR và MBR:MAR là thanh ghi a
ch b nh (Memory address register) - giao
din gia CPU và bus a ch. MAR nhn a ch
ô nh cha lnh tip theo t PC và chuyn tip
ra bus a ch. MBR là thanh ghi m d liu
(Memory buffer register) - giao din gia CPU

và bus a ch. MBR nhn lnh t bus a ch và
chuyn tip lnh n IR thông qua bus trong
CPU
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi
Các thanh ghi tm thi X, Y, Z: Cha toán hng
u vào và kt quu ra. Ngoài ra, các thanh
ghi tm thi còn tham gia trong vic h tr x lý
song song (thc hin nhiu lnh cùng mt thi
m) và h tr thc hin lnh theo c ch thc
hin tiên tin kiu không theo trt t.
Thanh ghi c - trng thái FR: (FR – Flag
Register) là mt thanh ghi c bit ca CPU lu
trng thái ca kt qu ca phép tính ALU
Có hai loi bít c: c trng thái (CF, OF, AF, ZF,
PF, SF) và cu khin (IF, TF, DF)
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi
Ví d c thanh ghi c trng thái 8 bít
ZF: C Zero, ZF=1 nu kt qu=0 và ZF=0 nu kt qu<>0.
SF: C du, SF=1 nu kt qu âm và SF=0 nu kt qu dng.
CF: C nh, CF=1 nu có nh/mn, CF=0 trong trng hp khác.
AF: C nh ph, AF=1 nu có nh/mn  na thp ca toán
ng.
OF: C tràn, OF=1 nu xy ra tràn, OF=0 trong trng hp khác.
PF: C chn l, PF=1 nu tng s bit 1 trong kt qu là l và PF=0
u tng s bit 1 trong kt qu là chn.
IF: C ngt, IF=1: cho phép ngt, IF=0: cm ngt.
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Các thanh ghi

m chng trình PC: Bm chng trình PC
(Program Counter) hoc con tr lnh (IP – Instruction
pointer) luôn cha a ch ca ô nh cha lnh k tip
c thc hin. PC cha a ch ca ô nh cha lnh
u tiên ca chng trình khi chng trình c kích
hot. Khi CPU thc hin xong mt lnh, a ch ca ô
nh cha lnh tip theo c np vào PC
Ngn xp (Stack) là b nhc bit hot ng theo
nguyên lý vào sau ra trc (LIFO).
Con tr ngn xp SP (Stack Pointer) là mt thanh ghi
luôn cha a chnh ngn xp. Hai thao tác Push,Pop
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c

u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Khi u khin (CU)
CU m nhim vic u khin toàn b
các hot ng ca CPU theo xung nhp
ng h
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Khi s hc và logic
Khi s hc và logic (Arithmetic and Logic Unit –
ALU) m nhim chc nng tính toán trong
CPU. ALU bao gm mt lot các n v chc
ng con  thc hin các phép toán s hc
trên s nguyên và logic:
 cng (ADD), b tr (SUB), b nhân (MUL), b
chia (DIV),
Các b dch (SHIFT) và quay (ROTATE)
 phnh (NOT), b và (AND), b hoc (OR) và b
hoc loi tr (XOR)
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Ngt (Interrupt)

Khái nim: Ngt là c ch cho phép CPU tm
ng chng trình ang thc hin  chuyn
sang thc hin mt chng trình khác, gi là
chng trình con phc v ngt
Các loi ngt:
Ngt do li khi thc hin chng trình, ví d: tràn
, chia cho 0 …
Ngt do li phn cng, ví d: li b nh RAM
Ngt do môun vào-ra phát tín hiu ngt n CPU
yêu cu trao i d liu.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Ngt
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o

c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o

c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Ngt
Hot ng:
Sau khi hoàn thành mt lnh, b x lý kim tra tín hiu
ngt.
u không có ngt b x lý nhn lnh tip theo ca
chng trình hin ti.
u có tín hiu ngt:
m dng chng trình ang thc hin
t ng cnh (các thông tin liên quan n chng trình b ngt)
Thit lp PC trn chng trình con phc v ngt
Chuyn sang thc hin chng trình con phc v ngt
Cui chng trình con phc v ngt, khôi phc ng cnh và tip
c chng trình ang b tm dng.
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
Ngt
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P

D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
BIU

BIU là kênh giao tip gia các b phn
bên trong CPU (full duplex) và cung cp
giao din  kt ni vi bus ngoài (bus h
thng). So vi bus ngoài, bus trong
thng có bng thông ln hn và có tc
 nhanh hn
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
BUS
Khái nim:
 thng liên kt (bus) là tp hp các ng
t ni gia các thành phn ca máy tính.
c dùng  vn chuyn thông tin gia các
thành phn ca máy tính vi nhau.
 rng bus: là sng dây ca bus có th
truyn các bit thông tin ng thi (ch dùng
cho bus a ch và bus d liu).
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
BUS
Phân cp bus trong máy tính:
Bus ca b x lý
Bus ca b nh chính
Các bus vào ra
Các phân cp bus này khác nhau v tc

Bus b nh chính và các bus vào-ra
không ph thuc vào b x lý c th.
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
BUS a ch
Chc nng: vn chuyn a ch xác nh ngn nh
hay cng vào-ra (chnh ngun hay ích ca d liu có

trên ng truyn d liu hay chnh các cng nhp
xut).
 rng bus a ch: xác nh dung lng b nh cc
i ca h thng.
u  rng bus a ch là N bit:
A
N-1
, A
N-2
, A
2
, A
1
, A
0
 dung lng b nh cc i là 2
N
byte
(còn gi là không gian a ch b nh)
Ví d: B x lý Intel Pentium có bus a ch 32 bit
 không gian a ch là 2
32
byte = 4 GB.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C

h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
BUS d liu
Chc nng:
n chuyn lnh t b nhn CPU
n chuyn d liu gia CPU, các môun nh và
môun vào-ra.
 rng bus d liu: xác nh s bit d liu có

thc trao i ng thi.
M bit: DM-1, DM-2, … D2, D1, D0
M thng là 8, 16, 32, 64, 128 bit
Ví d: Các b x lý Pentium có bus d liu là 64
bit.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c

k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c

k
.
c
o
m
C VIN CÔNG NGH BU CHÍNH VIN THÔNG
BUS u khin
Chc nng: vn chuyn các tín hiu u
khin
Các loi tín hiu u khin:
Các tín hiu phát ra t CPU u khin
môun nh và môun vào-ra
Các tín hiu t môun nh hay môun vào-ra
i n yêu cu CPU.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m