Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 3: Tập lệnh máy tính - Hoàng Xuân Dậu
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI GIẢNG MÔN
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
Giảng viên:
TS. Hoàng Xuân Dậu
Điện thoại/E-mail:
Bộ môn:
Khoa học máy tính - Khoa CNTT1
Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 2 năm học 2009-2010
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
NỘI DUNG
1. Giới thiệu về tập lệnh máy tính
2. Dạng và các thành phần của lệnh
3. Địa chỉ / toán hạng của lệnh
4. Các chế độ địa chỉ
5. Các dạng lệnh thông dụng
6. Câu hỏi ôn tập
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 2
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.1 Giới thiệu về tập lệnh máy tính
Lệnh máy tính (computer instruction):
. Là một từ nhị phân (binary word);
. Mỗi lệnh được gán một nhiệm vụ cụ thể;
. Lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ
. Lệnh được đọc (fetch) từ bộ nhớ vào CPU để giải mã và thực
hiện.
Tập lệnh gồm nhiều lệnh có thể được chia thành một số
nhóm theo chức năng:
. Chuyển dữ liệu (data movement)
. Tính toán (computational)
. Điều kiện & rẽ nhánh (conditonal and branching)
. Các lệnh khác…
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 3
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.1 Giới thiệu về tập lệnh máy tính
Việc thực hiện lệnh có thể được chia thành các pha (phase)
hay giai đoạn (stage). Mỗi lệnh có thể được thực hiện theo 4
giai đoạn:
. Đọc lệnh (Instruction fetch - IF): lệnh được đọc từ bộ nhớ về
CPU;
. Giải mã (Instruction decode - ID): CPU giải mã lệnh;
. Thực hiện (Instruction execution – EX): CPU thực hiện lệnh;
. Lưu kết quả (Write back - WB): kết quả thực hiện lệnh (nếu có)
được lưu vào bộ nhớ.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 4
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.1 Giới thiệu về tập lệnh máy tính
Chu kỳ thực hiện lệnh (Instruction execution cycle): là
khoảng thời gian mã CPU thực hiện xong một lệnh:
. Một chu kỳ thực hiện lệnh có thể gồm một số giai đoạn thực
hiện lệnh;
. Một giai đoạn thực hiện lệnh có thể gồm một số chu kỳ máy;
. Một chu kỳ máy có thể gồm một số chu kỳ đồng hồ.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 5
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.1 Giới thiệu về tập lệnh máy tính
Chu kỳ thực hiện lệnh có thể gồm các thành phần sau:
. Chu kỳ đọc lệnh
. Chu kỳ đọc bộ nhớ (dữ liệu)
. Chu kỳ ghi bộ nhớ (dữ liệu)
. Chu kỳ đọc thiết bị ngoại vi
. Chu kỳ ghi thiết bị ngoại vi
. Chu kỳ bus rỗi.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 6
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.2 Dạng và các thành phần của lệnh
Dạng tổng quát của lệnh gồm 2 thành phần chính:
. Mã lệnh (Opcode - operation code): mỗi lệnh có mã lệnh riêng
. Địa chỉ của các toán hạng (Addresses of Operands): mỗi lệnh
có thể gồm một hoặc nhiều toán hạng. Có thể có các dạng địa
chỉ toán hạng sau:
• 3 địa chỉ
• 2 địa chỉ
• 1 địa chỉ
• 1,5 địa chỉ
Opcode
Opcode
Addresses of Operands
• 0 địa chỉ
Source addr. Destination addr.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 7
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.3 Địa chỉ / toán hạng của lệnh
Toán hạng 3 địa chỉ:
. Dạng:
• opcode addr1, addr2, addr3
• Mỗi địa chỉ addr1, addr2, addr3 tham chiếu đến một ô nhớ hoặc một
thanh ghi.
. Ví dụ:
ADD R1, R2, R3; R1 + R2 R3
R1 cộng với R2, kết quả gán vào R3.
Ri là thanh ghi của CPU.
ADD A, B, C; M[A]+M[B] M[C]
A, B, C là các ô nhớ.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 8
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.3 Địa chỉ / toán hạng của lệnh
Toán hạng 2 địa chỉ:
. Dạng:
• opcode addr1, addr2
• Mỗi địa chỉ addr1, addr2 tham chiếu đến một ô nhớ hoặc một thanh ghi.
. Ví dụ:
ADD R1, R2; R1 + R2 R2
R1 cộng với R2, kết quả gán vào R2.
Ri là thanh ghi của CPU.
ADD A, B; M[A]+M[B] M[B]
A, B là các ô nhớ.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 9
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.3 Địa chỉ / toán hạng của lệnh
Toán hạng 1 địa chỉ:
. Dạng:
• opcode addr1
• Địa chỉ addr1 tham chiếu đến một ô nhớ hoặc một thanh ghi.
• Ở dạng 1 địa chỉ, thanh ghi Racc (Accumulator) được sử dụng như địa chỉ
addr2 trong dạng 2 địa chỉ.
. Ví dụ:
ADD R1; R1 + Racc Racc
R1 cộng với Racc, kết quả gán vào Racc.
R1 là thanh ghi của CPU.
ADD A; M[A]+ Racc Racc
A là một ô nhớ.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 10
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.3 Địa chỉ / toán hạng của lệnh
Toán hạng 1,5 địa chỉ:
. Dạng:
• opcode addr1, addr2
• Một địa chỉ tham chiếu đến một ô nhớ và địa chỉ còn lại tham chiếu đến
một thanh ghi.
• Dạng 1,5 địa chỉ là dạng hỗn hợp giữa ô nhớ và thanh ghi.
. Ví dụ:
ADD A, R1; M[A] + R1 R1
Nội dung ô nhớ A cộng với R1, kết quả gán vào R1.
R1 là thanh ghi của CPU và A là một ô nhớ.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 11
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.3 Địa chỉ / toán hạng của lệnh
Toán hạng 0 địa chỉ: được sử dụng trong các lệnh thao tác
với ngăn xếp: PUSH và POP
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 12
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4 Các chế độ địa chỉ
Chế độ địa chỉ (Addressing modes) là phương thức CPU tổ
chức các toán hạng của lệnh.
. Chế độ địa chỉ cho phép CPU kiểm tra dạng và tìm các toán
hạng của lệnh.
Các chế độ địa chỉ:
. Tức thì (Immediate)
. Trực tiếp (Direct )
. Gián tiếp qua thanh ghi (Register indirect )
. Gián tiếp qua ô nhớ (Memory indirect )
. Chỉ số (Indexed )
. Tương đối (Relative )
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 13
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.1 Các chế độ địa chỉ - Tức thì
Giá trị hằng của toán hạng nguồn (source operand) nằm
ngay sau mã lệnh;
Toán hạng đích có thể là 1 thanh ghi hoặc 1 địa chỉ ô nhớ;
Ví dụ:
LOAD #1000, R1; 1000 R1
Nạp giá trị 1000 vào thanh ghi R1.
LOAD #500, B; 500 M[B]
Nạp giá trị 500 vào ô nhớ B.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 14
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.2 Các chế độ địa chỉ - Trực tiếp/tuyệt đối
Sử dụng một hằng để biểu diễn địa chỉ một ô nhớ làm một
toán hạng;
Toán hạng còn lại có thể là 1 thanh ghi hoặc 1 địa chỉ ô nhớ;
Ví dụ:
LOAD 1000, R1; M[1000] R1
Nạp nội dung ô nhớ có địa chỉ 1000 vào thanh ghi R1.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 15
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.2 Các chế độ địa chỉ - Trực tiếp/tuyệt đối
LOAD
1000, R1
200
200 R1
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 16
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.3 Các chế độ địa chỉ - Gián tiếp
Trong chế độ địa chỉ gián tiếp, một thanh ghi hoặc một ô nhớ
được sử dụng để lưu địa chỉ toán hạng.
. Gián tiếp qua thanh ghi:
LOAD (Ri), Rj; M[Ri] Rj
Nạp nội dung ô nhớ có địa chỉ lưu trong thanh ghi Ri vào thanh ghi Rj.
. Gián tiếp qua ô nhớ:
LOAD (1000), Ri; M[M[1000]] Ri
Nạp nội dung ô nhớ có địa chỉ lưu trong ô nhớ 1000 vào thanh ghi Ri.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 17
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.3 Các chế độ địa chỉ - Gián tiếp
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 18
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.4 Các chế độ địa chỉ - Chỉ số
Địa chỉ của 1 toán hạng được tạo thành bởi phép cộng giữa
1 hằng và thanh ghi chỉ số (index register);
Ví dụ:
LOAD X(Rind), Ri; M[X+Rind] Ri
X là hằng và Rind là thanh ghi chỉ số.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 19
BÀI GIẢNG MÔN KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
CHƯƠNG 3 – TẬP LỆNH MÁY TÍNH
3.4.5 Các chế độ địa chỉ - Tương đối
Địa chỉ của 1 toán hạng được tạo thành bởi phép cộng giữa
1 hằng và bộ đếm chương trình PC (Program Counter);
Ví dụ:
LOAD X(PC), Ri; M[X+PC] Ri
X là hằng và PC là bộ đếm chương trình.
GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU
BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1
Trang 20
Tải về để xem bản đầy đủ
32 trang
12/04/2022
6000
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 3: Tập lệnh máy tính - Hoàng Xuân Dậu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_kien_truc_may_tinh_chuong_3_tap_lenh_may_tinh_hoan.pdf
