Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 4 - Phạm Ngọc Hưng

Bộ xử lý trung tâm là nội dung chương 4 thuộc "Bài giảng Cấu trúc máy tính" của Phạm Ngọc Hưng với các nội dung về cấu trúc cơ bản của PCU. Mời các bạn cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 4 - Phạm Ngọc Hưng Kiến trúc máy tínhChương 4BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPU) 1 Nội dung chương 44.1. Cấu trúc cơ bản của CPU4.2. Tập lệnh4.3. Hoạt động của CPU4.4. Các kỹ thuật tiên tiến của CPU4.5. Kiến trúc Intel 2 4.1. Cấu trúc cơ bản của CPUĐơn vị điều Đơn vị số Tập các khiển học và logic thanh ghi (CU) (ALU) (RF) Bus bên trong Đơn vị ghép nối Bus (BIU) Bus điều Bus dữ liệu Bus địa chỉ khiển 3 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. 4 Đơn vị điều khiển (tiếp) Mô hình kết nối của đơn vị điều khiển: Thanh ghi lệnh Các Tín hiệu điều cờ khiển bên trong CPU Đơn vị điều khiển Clock Tín hiệu yêu Tín hiệu điều cầu từ Bus hệ khiển đến Bus thống hệ thống Bus điều khiển 5 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 6 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 7 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 8 Đơn vị số học và logic (tiếp) Mô hình kết nối của ALU: Dữ liệu vào Dữ liệu ra từ các đến các thanh ghi thanh ghi Đơn vị số học Các tín và logic hiệu từ (ALU) đơn vị điều khiển Thanh ghi cờ 9 3. Tập thanh ghi (RF)a. Chức năng và phân loạib. Một số thanh ghi điển hình 10 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. 11 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 12 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)  Con trỏ ngăn xếp (Stack Pointer – SP)  Thanh ghi cơ sở và tha ...