Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 4: Tổ chức bộ xử lý - Phần B: Quy trình thực hiện lệnh
Kiến thức bài trước
Chương 4.
Tổ chức bộ xử lý
z Tổ chức của máy tính
z Hệ thống bus, thanh ghi
z Đơn vị điều khiển
z Tập lệnh
Cấu trúc:
B. QUY TRÌNH
THỰC HIỆN LỆNH
Các dạng mã lệnh:
Mã lệnh 000 đến 110 :
I = 0 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ trực tiếp
I = 1 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ gián tiếp
(Indirect)
Mã lệnh 111
I = 0 : Lệnh tham chiếu thanh ghi
I = 1 : Lệnh nhập – xuất (Input / Output)
4b.1. Chu kỳ lệnh
z Mỗi lệnh được thực hiện qua 1 chu kỳ lệnh
z Lưu đồ
chu kỳ
lệnh
z Gồm 1 dãy tiểu chu kỳ (pha, giai đoạn)
z Tìm lệnh
z Giải mã lệnh
z Đọc địa chỉ hiệu dụng từ bộ nhớ
(nếu lệnh có địa chỉ bộ nhớ)
z Thực hiện lệnh
z (Lặp cho đến khi thực hiện lệnh dừng HLT)
Khởi đầu, PC được nạp địa chỉ đầu
tiên của chương trình.
z Cài đặt giai đoạn Tìm lệnh
z Từ vi lệnh xác định các tín hiệu điều khiển (điều
khiển bus, các thanh ghi, bộ nhớ, ...)
z Tìm và giải mã:
VD: H 8.1: Cài đặt mạch điều khiển cho g/đ Tìm lệnh
z
SC xóa 0 tạo thời hiệu T0
Giai đoạn Tìm lệnh
T0: AR Å PC
S2S1S0 = 010, LD (AR) = 1
T1: IR Å M[AR], PC Å PC + 1
Read (Mem) = 1, S2S1S0 = 111, LD (IR) = 1, INR (PC) = 1
z
z
T0: AR Å PC
z
T1: IR Å M[AR], PC Å PC + 1
z
Giai đoạn Giải mã lệnh
z
T2: D0, ... D7 Å Giải mã IR (12 – 14),
AR Å IR (0 – 11),
I Å IR (15)
1
T0: AR Å PC
z
Xác định kiểu lệnh
S2S1S0 = 010,
LD (AR) = 1
z
Sau khi giải mã lệnh,
Tại thời điểm T3, đơn vị điều khiển xác định loại lệnh vừa đọc
(Nhắc lại) Các dạng mã lệnh
T1: IR Å M[AR],
PC Å PC + 1
Mã lệnh 000 đến 110 :
Read (Mem) = 1
S2S1S0 = 111,
LD (IR) = 1,
I = 0 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ trực tiếp
I = 1 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ gián tiếp (Indirect)
Mã lệnh 111
INR (PC) = 1
I = 0 : Lệnh tham chiếu thanh ghi
I = 1 : Lệnh nhập – xuất (Input / Output)
4b.2. Lệnh (tham chiếu) thanh ghi
z
z
Nếu D7 = 1
z (Khi D7 = 1, I = 0)
(mã tác vụ: 111)
lệnh tham chiếu thanh
ghi / nhập xuất
z Bit 0 - 11 xác định 1 trong 12 lệnh tham chiếu thanh ghi
z Bảng 8.1. Lệnh tham chiếu thanh ghi
z VD: lệnh CLA (Clear AC)
(D7 I’ T3 = r)
Nếu D7 = 0
(mã tác vụ: 000 – 011)
lệnh tham chiếu bộ
nhớ
r B11 : AC Å 0
D7 I’ T3 B11 : AC Å 0
z
Nếu I = 1:
địa chỉ gián tiếp
AR Å M[AR]
4b.3. Lệnh (tham chiếu) bộ nhớ
z 7 lệnh bộ nhớ ứng với Di = 1 (i = 0 .. 6)
z Địa chỉ hiệu dụng đặt trong AR
z (Mã D0)
Ý nghĩa: AC Å AC ∧ M[AR]
z D0T4: DR Å M[AR]
AND (vào AC)
Tại T2 khi I = 0
Tại T3 khi I = 1
z D0T5: AC Å AC ∧ DR, SC Å 0
z Lệnh bộ nhớ bắt đầu tại T4
z Chú ý:
z (Mã D1)
z (Mã D2)
z (Mã D3)
ADD (vào AC)
LDA (nạp từ nhớ vào AC) Load
STA (lưu AC vào bộ nhớ) Store
Phải đưa dữ liệu vào thanh ghi
Kết quả luôn được ghi vào AC
ALU chỉ có 2 đầu vào AC và DR
z (Bảng 8.2)
***
2
z
z
(Mã D4) BUN (rẽ không điều kiện)
Branch Uncondition
20
21
0
BSA 135
Lệnh sẽ th/hiện
z
Thay đổi thứ tự thực hiện lệnh
(Mã D5) BSA (rẽ và lưu địa chỉ quay về)
Branch and Store Address
Để rẽ đến đoạn ch/trình (ch/trình con, thủ tục)
z
Lưu địa chỉ lệnh sẽ thực hiện kế (đang nằm
trong PC) vào vùng nhớ chỉ định (nằm ở đầu
đoạn ch/trình con)
135
21
136 Ch/trình con
z
z
Chuyển th/hiện đến lệnh kế tiếp (đoạn ch/tr con)
Cuối đoạn ch/tr có lệnh nhảy không điều kiện
với địa chỉ gián tiếp chứa tại vùng nhớ chỉ định
1
BUN 135
z
(Mã D6) ISZ (tăng và nhảy nếu bằng 0)
4b.4. Lệnh nhập xuất
z VD thiết bị nhập: bàn phím, xuất: máy in
z Cấu hình nhập xuất
z Cách gửi / nhận thông tin: tuần tự
z Đơn vị gửi / nhận : một ký tự (8 bit)
z Dãy thông tin từ bàn phím được dịch vào INPR
z Dãy thông tin cho máy in được lưu trong OUTR
z INPR, OUTR
liên lạc tuần tự với giao tiếp (cổng) truyền thông
liên lạc song song với AC
z (Hình 8.5)
***
z Cơ chế nhập:
z Cơ chế xuất:
FGI Å 0
FGO Å 1
Cờ nhập: FGI (= 1 khi thông tin mới
đã sẵn sàng trong th/bị nhập)
để đồng bộ tốc độ giữa th/bị nhập
và máy
Cờ xuất: FGO (= 1 khi thông tin mới đã
sẵn sàng trong th/bị xuất)
để đồng bộ tốc độ giữa th/bị xuất và
máy
(Ban đầu FGI Å 0)
Ban đầu FGO Å 1
Khi nhấn phím, mã ký tự (8 bit)
được dịch vào INPR
1
1
Máy kiểm tra FGO = 1, th/tin chuyển
song song từ AC vào OUTR
AC Å INPR
FGO Å 0
OUTR Å AC
FGO Å 0
FGI
0
FGO
0
FGI Å 1
FGO Å 0
Máy kiểm tra FGI = 1, INPR được
chuyển song song vào AC
OUTR xuất tuần tự ra thiết bị xuất,
th/bị xuất in ký tự
INPR <----- Nhập
Xuất <--- OUTR
...
...
...
...
FGI Å 0
(Mới có thể nhấn phím khác)
FGI Å 1 (Mới có thể xuất ký tự
khác)
FGO Å 1
FGO Å 1
3
z Lệnh nhập xuất
z Ngắt:
z Chuyển thông tin vào ra AC
z Khi nhập / xuất, máy duy trì việc kiểm tra bit cờ.
Do khác biệt về tốc độ giữa máy và th/bị nhập xuất, cách
truyền thông này không hiệu quả.
z Kiểm tra các cờ
z Điều khiển ngắt
z Cách giải quyết: để th/bị báo cho máy khi sẵn sàng truyền
z Mã tác vụ: 1111 (D7 = 1 và I = 1)
z Xác định lệnh: IR (6 – 11)
z Tính năng ngắt: khi cờ bật, máy tạm thời bị ngắt để xử lý
nhập xuất
Chu kỳ lệnh
0
1
Chu kỳ ngắt
z Quy trình ngắt
z VD Minh họa chu kỳ ngắt (h 8.7)
R
Cờ cho phép ngắt
(IEN: Interrup Enable)
Tìm lệnh,
Giải mã lệnh
Lưu địa chỉ
quay về
Nếu IEN = 0, các
cờ (FGI, FGO)
Nhập/xuất
0
không thể ngắt máy
Rẻ nhánh
đến chương
trình ngắt
IEN
Th/hiện
lệnh
Nếu IEN = 1, máy
có thể bị ngắt
1
1
Dùng mạch lật ngắt R
FGI
0
Nếu R = 0, máy qua
chu kỳ lệnh
IEN Å 0
R Å 0
1
FGO
0
R Å 1
4
4 trang
25980
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 4: Tổ chức bộ xử lý - Phần B: Quy trình thực hiện 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_4_to_chuc_bo.pdf
