Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3 (tt) - Hoàng Văn Hiệp

Bài giảng "Cấu trúc máy tính - Chương 3: Hệ thống máy tính (tt)" cung cấp các kiến thức của phần "Bộ xử lý trung tâm" bao gồm: Cấu trúc cơ bản của CPU, tập lệnh, hoạt động của CPU. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin dùng làm tài liệu tham khảo phục vụ học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 3 (tt) - Hoàng Văn Hiệp 3.2. Bộ xử lý trung tâm3.2.1. Cấu trúc cơ bản của CPU3.2.2. Tập lệnh3.2.3. Hoạt động của CPU 241 3.2.1. Cấu trúc cơ bản của CPU §¬n vÞ §¬n vÞ TËp c¸c sè häc vµ ®iÒu khiÓn thanh ghi logic (CU) (RF) (ALU) bus bªn trong §¬n vÞ nèi ghÐp bus (BIU)bus ®iÒu khiÓn bus d÷ liÖu bus ®Þa chØ 242 1. Đơn vị điều khiển (CU) Chức năng:  Điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ đưa vào thanh ghi lệnh và tăng nội dung của PC để trỏ sang lệnh kế tiếp.  Giải mã lệnh nằm trong thanh ghi lệnh để xác định thao tác cần thực hiện và phát ra tín hiệu điều khiển thực hiện lệnh đó.  Nhận tín hiệu yêu cầu từ bus hệ thống và đáp ứng với các yêu cầu đó. 243 Đơn vị điều khiển (tiếp) Mô hình kết nối của đơn vị điều khiển: Thanh ghi lÖnh TÝn hiÖu C¸c cê ®iÒu khiÓn bªn trong CPU §¬n vÞ ®iÒu khiÓn Clock TÝn hiÖu yªu cÇu TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ bus hÖ thèng ®Õn bus hÖ thèng Bus ®iÒu khiÓn 244 Đơn vị điều khiển (tiếp) Các tín hiệu đưa đến đơn vị điều khiển:  Mã lệnh từ thanh ghi lệnh đưa đến để giải mã  Các cờ từ thanh ghi cờ cho biết trạng thái của CPU  Xung clock từ bộ tạo xung bên ngoài cung cấp cho đơn vị điều khiển làm việc  Các tín hiệu yêu cầu từ bus điều khiển 245 Đơn vị điều khiển (tiếp) Các tín hiệu phát ra từ đơn vị điều khiển:  Các tín hiệu điều khiển bên trong CPU:  Điều khiển các thanh ghi  Điều khiển hoạt động của ALU  Các tín hiệu điều khiển bên ngoài CPU:  Điều khiển bộ nhớ chính  Điều khiển các module vào-ra 246 2. Đơn vị số học và logic (ALU) Chức năng: Thực hiện các phép toán số học và các phép toán logic.  Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo dấu, …  Logic: AND, OR, XOR, NOT, các phép dịch và quay bit 247 Đơn vị số học và logic (tiếp) Mô hình kết nối của ALU: D÷ liÖu vµo tõ D÷ liÖu ra ®Õn c¸c thanh ghi c¸c thanh ghi §¬n vÞ C¸c tÝn hiÖu sè häc vµ logic tõ ®¬n vÞ (ALU) ®iÒu khiÓn Thanh ghi cê 248 3. Tập thanh ghi (RF)a. Chức năng và phân loạib. Một số thanh ghi điển hình 249 a. Chức năng và phân loại Chức năng:  Là tập hợp các thanh ghi nằm trong CPU  Chứa các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động hiện tại của CPU. 250 Phân loại tập thanh ghi Phân loại theo khả năng can thiệp của người lập trình:  Các thanh ghi không lập trình được: người lập trình không can thiệp được  Các thanh ghi lập trình được: người lập trình can thiệp được Phân loại theo chức năng:  Thanh ghi địa chỉ: quản lý địa chỉ của ngăn nhớ hay cổng vào-ra  Thanh ghi dữ liệu: chứa các dữ liệu tạm thời hoặc kết quả trung gian phục vụ cho việc xử lý dữ liệu của CPU  Thanh ghi điều khiển và trạng thái: chứa các thông tin điều khiển và trạng thái của CPU  Thanh ghi lệnh: chứa lệnh đang được thực hiện  Thanh ghi đa năng: có thể chứa địa chỉ hoặc dữ liệu 251 b. Một số thanh ghi điển hình Các thanh ghi địa chỉ  Bộ đếm chương trình (Program Counter – PC)  Con trỏ dữ liệu (Data Pointer – DP ...