tailieunhanh - Bài giảng Hệ thống máy tính - Chương 2: Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit)

Bài giảng Hệ thống máy tính: Chương 2 - Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit). Nội dung chính trong chương này gồm có: Bộ xử lý trung tâm, pipeline, bộ nhớ chính, bộ nhớ thứ cấp, hệ thống I/O. . | 10/01/2017 Chương 2 Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit) Nội dung • Bộ xử lý trung tâm • Pipeline • Bộ nhớ chính • Bộ nhớ thứ cấp • Hệ thống I/O Tổ chức của CPU • Cấu trúc cơ bản của CPU 1 10/01/2017 Tổ chức của CPU • Cấu trúc cơ bản của CPU (tiếp) – Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU): điều khiển hoạt động của máy tính theo chương trình đã định sẵn. – Đơn vị số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU): thực hiện các phép toán số học và phép toán logic. – Tập thanh ghi (Register File - RF): lưu giữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU. – Đơn vị nối ghép bus (Bus Interface Unit - BIU): kết nối và trao đổi thông tin giữa bus bên trong (internal bus) và bus bên ngoài (external bus). Tổ chức của CPU • Đơn vị số học và luận lý ALU – Thực hiện các phép toán số học và phép toán luận lý: • Số học: Cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo dấu, • Luận lý: AND, OR, XOR, NOT, phép dịch bit, Tổ chức của CPU • Đơn vị điều khiển CU – Điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ đưa vào thanh ghi lệnh – Tăng nội dung của PC để trỏ sang lệnh kế tiếp – Giải mã lệnh đã được nhận để xác định thao tác mà lệnh yêu cầu – Phát ra các tín hiệu điều khiển thực hiện lệnh – Nhận các tín hiệu yêu cầu từ bus hệ thống và đáp ứng với các yêu cầu đó. 2 10/01/2017 Tổ chức của CPU • Các tín hiệu đưa đến đơn vị điều khiển – – – – Clock: tín hiệu xung nhịp từ mạch tạo dao động bên ngoài. Mã lệnh từ thanh ghi lệnh đưa đến để giải mã. Các cờ từ thanh ghi cờ cho biết trạng thái của CPU. Các tín hiệu yêu cầu từ bus điều khiển • 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 ALU – Các tín hiệu điều khiển bên ngoài CPU: • Điều khiển bộ nhớ • Điều khiển các mô-đun nhập xuất Hoạt động của chu trình lệnh • Chu trình lệnh – – – – – – Nhận lệnh (Fetch Instruction - FI) Giải mã lệnh (Decode Instruction - DI) Nhận toán hạng (Fetch Operands - FO) Thực hiện lệnh (Execute Instruction - EI) Cất toán hạng