Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 3: Kiến trúc tập lệnh

Download

3.0. Mở đầu

Chương 3.

z Vi tác vụ: tác vụ xử lý dữ liệu lưu trên thanh ghi.

Kiến trúc tập lệnh

z Kết quả là thay thế dữ liệu đã lưu hoặc chuyển sang

thanh ghi khác

z Có 4 loại vi tác vụ:

z Vi tác vụ thanh ghi

VI TÁC VỤ

chuyển thông tin từ thanh ghi này sang th/ghi khác

z Vi tác vụ số học

Thực hiện phép tính số học với dữ liệu số trên thanh ghi

z Vi tác vụ luận lý

Thực hiện các tác vụ thao tác bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi

z Vi tác vụ dịch

Thực hiện các tác vụ dịch dữ liệu trên thanh ghi

3.1. Vi tác vụ thanh ghi

Chuyển thông tin nhị phân từ thanh ghi này sang th/ghi khác.

z Tác vụ truyền từ

thanh ghi sang

thanh ghi (hình

6.2)

Ký hiệu mô tả dãy vi tác vụ:

Mệnh đề (vi lệnh) chuyển thông tin

R2 Å R1

Mệnh đề If – then

If (P = 1) then (R2 Å R1)

P: R2 Å R1

Ký hiệu

Diễn giải

Ví dụ

Chữ (và số) Thanh ghi

MAR, R2

Ngoặc ( )

Mũi tên

Một phần thanh ghi

R2 (0 – 7), R2 (L)

R2 Å R1

Chuyển thông tin

Hai tác vụ riêng

Dấu phẩy

R2 Å R1, R1 Å R2

z Đặt thanh ghi lên Bus:

VD: Hệ thống Bus dùng cho 4 thanh ghi 4 bit (h 6.3)

Hệ thống Bus dùng cho k th/ghi n bit sẽ có n mạch dồn k – 1.

z Truyền qua bus

z Bus: tập các đường truyền dẫn tín hiệu

Thường dùng bus cho chung mọi thanh ghi

Tín hiệu điều khiển sẽ xác định thanh ghi nào được truyền

z Truyền từ Bus vào thanh ghi: nối Bus với đường nhập

của thanh ghi và có tín hiệu nạp.

Truyền từ thanh ghi C sang thanh ghi R1:

Bus Å C, R1 Å Bus

z Bus 3 trạng thái

Có thể tạo Bus bằng cổng 3 trạng thái thay cho mạch dồn

Cổng 3 trạng thái: bổ sung tr/thái thứ 3: trở kháng cao, ngõ ra bị ngắt

Thường dùng cổng đệm để thiết kế Bus (h 6.4)

Bus dùng cổng đệm 3 trạng thái thay cho mạch dồn (h 6.5)

(So sánh với dùng mạch dồn)

z Truyền qua bộ nhớ

Truyền thông tin từ một từ nhớ ra ngoài: tác vụ Đọc

Đưa thông tin từ ngoài vào bộ nhớ: tác vụ Ghi

Ký hiệu: Từ nhớ có địa chỉ lưu trong thanh ghi AR: M[AR]

VD: Đọc / Ghi bộ nhớ với địa chỉ chứa trong th/ghi AR, với

thanh ghi DR

Tác vụ Đọc: Read: DR Å M[AR]

Tác vụ Ghi: Write: M[AR] Å DR

3.2. Vi tác vụ số học

z Mạch cộng trừ nhị phân

Thêm cổng XOR.

Thực hiện phép tính số học với dữ liệu số trên thanh ghi

Khi M = 0, cộng. Khi M = 1, trừ (h 6.7)

z Mạch cộng nhị phân

z (Yêu cầu giải thích)

Dùng mạch toàn cộng (h 6.6)

z Mạch tăng nhị phân

z Mạch số học

Có thể dùng mạch đếm

Dùng mạch cộng song

song (h 6.9)

Tăng 1 cho thanh ghi:

Mạch tăng nhị phân (dùng mạch nửa cộng) (h 6.8)

3.3. Vi tác vụ luận lý

Thực hiện các tác vụ thao tác bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi

z Mạch thực hiện vi

tác vụ luận lý

Có 16 tác vụ luận lý khác nhau thực hiện trên 2 bit nhị phân

(b 6.6)

Chỉ cần các cổng

AND, OR, XOR,

NOT (h 6.10)

3.4. Vi tác vụ dịch

Thực hiện các tác vụ dịch dữ liệu trên thanh ghi

z Ứng dụng:

Vi tác vụ luận lý cho phép thao tác riêng từng bit hoặc một phần

Dùng để truyền tuần tự dữ liệu

của thanh ghi

hoặc phối hợp với tác vụ số học, luận lý và tác vụ khác

Tác vụ Chọn đặt (thiết lập có chọn lựa):

đặt 1 vào các bit trong A tương ứng với vị trí các bit 1 trong B:

A Å A ∨ B

z Dịch luận lý (shl / shr : shift)

Chuyển 0 qua ngõ nhập dãy

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 0

z Dịch vòng / quay (cil / cir : circular shift)

Quay vòng các bit ở 2 đầu thanh ghi (nối ngõ xuất dãy với ngõ

nhập dãy)

Tác vụ Chọn bù

Tác vụ Chọn xóa

Tác vụ Mặt nạ

Tác vụ Thay (đưa trị mới vào nhóm bit)

z Dịch số học (ashl / ashr : arithmetic shift)

Khi thanh ghi lưu 1 số nhị phân có dấu

Dịch trái: nhân đôi - Dịch phải: chia đôi

Khi dịch phải, bit dấu được bảo toàn. VD: 1000 (-8) Æ 1100 (-4)

Khi dịch trái, tràn nếu R _{n – 1}≠ R _{n – 2}

3.5. ALU

z Mạch dịch

z Đơn vị luận lý – số học (Arithmetic Logic Unit)

z Thay vì dùng các thanh ghi riêng để thực hiện các vi

Có thể dùng

thanh ghi dịch 2

chiều nạp song

song.

tác vụ

Dùng các thanh ghi lưu trữ nối với 1 đơn vị thao tác

chung: ALU

Dùng mạch tổ

hợp cho tác vụ

dịch sẽ tốt hơn

z Để thực hiện 1 vi tác vụ, nội dung th/ghi được đưa vào

ngõ nhập ALU, ALU thực hiện xong tác vụ, chuyển kết

quả cho th/ghi đích.

VD: Mạch dịch

tổ hợp 4 bit (h

6.12)

z Các tác vụ của ALU (b 6.8)

8 tác vụ số học: với S3S2 = 00

4 tác vụ luận lý: với S3S2 = 01

2 tác vụ dịch: với S3S2 = 10 và 11

z Một phần

của ALU

(h 6.13)

Bài tập

z BT 48, 49, 50, 51 (trang 92)

5 trang yennguyen 09/04/2022 4160

Download

Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 3: Kiến trúc tập lệnh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

bai_giang_kien_truc_may_tinh_va_hop_ngu_chuong_3_kien_truc_t.pdf