Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Tổ chức bộ xử lý - Vũ Đức Lung

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Tổ chức bộ xử lý - Vũ Đức Lung

1. Đclnh
   Đọclệnh(fetchinstruction): – DữliệutrongPCđượcloadvàoMAR: MAR←PC – GiátrịtrongthanhghiPCtănglên1: PC←PC+1 – Kếtquảcủalệnhđọctừbộnhớ,dữliệuđượcloadvàoMDR: MDR
   M[MAR] – DữliệutrongMDRđượcloadvàoIR:IR←M[MAR]
   Thứ tự thực hiện lệnh theo thời gian đối với loại onebus : Khoa KTMT Vũ Đc Lung 11
2. Đclnh Gii mã lnh
   Thứ tự thực hiện lệnh theo thời gian đối với loại threebus:
   Giải mã lệnh và đọc các thanh ghi nguồn: Opcode Ri Rj Thanh ghi nào? R1,R2hayR8, Lnh gì?+,,x,:, AND, Khoa KTMT Vũ Đc Lung 12
3. Thi hành mt lnh s hc đơn gin
   Ví dụ:ADDR1,R2,R0
   Các bước thi hành lệnh:
   Trong cấu trúc onebusvà twobus Khoa KTMT Vũ Đc Lung 13
4. Thi hành mt lnh s hc đơn gin
   Ví dụ lệnh: ADDR0,X
   Đối với cấu trúc onebus Twobus Threebus Khoa KTMT Vũ Đc Lung 14
5. 7.5.Bđiukhin
   Bộđiềukhiểnmạchđiệntử – nguyên lý hoạt động như một mạch tuần tự hayAutomate(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
   Bộđiềukhiểnvichươngtrình – dùng một vichương trình lập sẵn nằm trong bộ nhớ điều khiển (control memory)để khởi động dãy vitác vụ theo yêu cầu. – dùng rộng rãi trong các bộ xử lý CISC Khoa KTMT Vũ Đc Lung 15
6. Bđiukhin (tt)
   sơ đồ khối một bộ điều khiển mạch điện tử cơ bản Khoa KTMT Vũ Đc Lung 16
7. B điu khin đin t
   Ví dụ điều khiển thực hiện một lệnh: ADDR0,R1,R2 Các bước thực hiện Cài đặt phần cứng Khoa KTMT Vũ Đc Lung 17
8. B điu khin đin t (tt) VDlnh ADDR0,R1,R2vi cu trúc onebusdatabath Khoa KTMT Vũ Đc Lung 18
9. B điu khin đin t (tt)
   Yêu cầu tìm ra biểu thức logiccho tín hiệu điều khiển
   VD: giả sử bộ lệnh có 3lệnh Instx,Insty,Instzvà A,B,C,D,R,F,G,Hlà các đường điều khiển. Khoa KTMT Vũ Đc Lung 19
10. B điu khin đin t (tt) Sơ đ trng thài thc hin lnh Khoa KTMT Vũ Đc Lung 20
11. B điu khin vichương trình
    Vilệnh chiều ngang và chiều dọc
    VD: Trong cấu trúc đường truyền threebus,giả sử có 16thanh ghi GPR R0R15 ,ALUcó 8phép toán (add,sub,multiply,divide,AND,OR,shiftleft và shiftright).Xét formatcho vilệnh ADDR0,R1,R2theo chiều ngang Khoa KTMT Vũ Đc Lung 21
12. Vilnh chiu ngang và chiu dc Khoa KTMT Vũ Đc Lung 22
13. 7.6.Xlýngt(InterruptHandling)
    Ngắt là một sự kiện xảy ra một cách ngẫu nhiên trong máy tính và làm ngưng tính tuần tự của chương trình (nghĩa là tạo ra một lệnh nhảy)
    ngắt quãng được dùng cho các công việc: – Ngoạiviđòihỏinhậphoặcxuấtsốliệu. – Ngườilậptrìnhmuốndùngdịchvụcủahệđiềuhành. – Chomộtchươngtrìnhchạytừnglệnh. – Làmđiểmdừngcủamộtchươngtrình. – Báotrànsốliệutrongtínhtoánsốhọc. – Trangbộnhớthựcsựkhôngcótrongbộnhớ. – Báoviphạmvùngcấmcủabộnhớ. – Báodùngmộtlệnhkhôngcótrongtậplệnh. – Báophầncứngmáytínhbịhư. – Báo điện bị cắt. Khoa KTMT Vũ Đc Lung 23
14. 7.6.Xlýngt(InterruptHandling)
    Khi một ngắt xảy ra,bộ xử lý thi hành các bước: – 1.Thựchiệnxonglệnhđanglàm. – 2.Lưutrữtrạngtháihiệntại. – 3.Nhảyđếnchươngtrìnhphụcvụngắt – 4.Khichươngtrìnhphụcvụchấmdứt,bộxửlýkhôiphụclạitrạngthái cũcủanóvàtiếptụcthựchiệnchươngtrìnhmànóđangthựchiệnkhi bịngắt.
    Thực hiện các vitác vụ khi ngắt Khoa KTMT Vũ Đc Lung 24
15. 7.7.Kthutngdn(PIPELINE)
    Thực hiện lệnh trong kỹ thuật pipeline:
    Một số ràng buộc trong pipeline – Cần phải có một mạch điện tử để thi hành mỗi giai đoạn của lệnh – Phải có nhiều thanh ghi khác nhau dùng cho các tác vụ đọc và viết – Cần phải giải mã các lệnh một cách đơn giản – Cần phải có các bộ làm tính ALUhữu hiệu để có thể thi hành lệnh số học dài nhất Khoa KTMT Vũ Đc Lung 25
16. Nhngkhókhăntrongkthutngdn
    Khó khăn docấu trúc
    Khó khăn dođiều khiển
    Khó khăn dosố liệu – vídụtrườnghợpcáclệnhliêntiếpsau: Lệnh1:ADDR1,R2,R3 Lệnh2:SUBR4,R1,R5 Lệnh3:ANDR6,R1,R7 Lệnh4:ORR8,R1,R9 Khoa KTMT Vũ Đc Lung 26