--- Bài mới hơn ---
Cách Copy Ảnh Từ Iphone Vào Máy Tính Pc Hoặc Macbook
Chuyển Hình Ảnh Từ Iphone Qua Máy Tính Macbook
Giá Máy Tính Cầm Tay Ở Đâu Rẻ Nhất Tháng 12/2020
Download Phần Mềm Giả Lập Casio Fx
Chương Trình Máy Tính Là Gì? Chức Năng Của Chương Trình Máy Tính
CẤU TRÚC & CHỨC NĂNG CỦA VI XỬ LÝ
I. Tổ chức bộ xử lý
II. Tổ chức thanh ghi
Người sử dụng – các thanh ghi có thể nhìn thấy
Thanh ghi điều khiển và thanh ghi trạng thái
Ví dụ về tổ chức thanh ghi của bộ vi xử lý
III. Chu kỳ lệnh
Chu kỳ gián tiếp
Luồng dữ liệu
IV. Cấu trúc đường ống lệnh
Chiến lược Pipelining
Hiệu suất Pipelining
Hạn chế của Pipelining
Xử lý với nhánh
Pipelining Intel 80486
V. Các họ vi xử lý 8086
Tổ chức thanh ghi
Xử lý ngắt
VI. Các bộ xử lý ARM
Tổ chức bộ xử lý
Chế độ xử lý thanh ghi
Tổ chức xử lý ngắt
VII. Tài liệu tham khảo
VIII. Tóm tắt, các yêu cầu và câu hỏi ôn tập
NỘI DUNG CHÍNH
Một bộ xử lý bao gồm cả thanh ghi người dùng có thể
nhìn thấy và thanh ghi điều khiển / trạng thái. Có
thể được tham chiếu ngầm định hoặc rõ ràng trong
lệnh của máy. Thanh ghi người dùng có thể nhìn thấy
có thể có mục đích sử dụng chung hoặc có một mục
đích sử dụng đặc biệt, chẳng hạn như điểm cố định
hoặc số dấu phẩy động, địa chỉ, chỉ mục và con trỏ
phân đoạn. Thanh ghi điều khiển và thanh ghi trạng
thái dùng để điều khiển hoạt động của bộ vi xử lý.
Một ví dụ rõ ràng là bộ đếm chương trình. Một ví dụ
quan trọng khác là chương trình từ trạng thái
(PSW), chứa nhiều trạng thái và điều kiện bit.
Chúng bao gồm bit để phản ánh kết quả của phép toán
số học, bit cho phép ngắt, và chỉ số của về cho dù
bộ xử lý là thi hành trong giám sát hoặc chế độ
người dùng.
Bộ vi xử lý sử dụng các lệnh pipelining để tăng tốc
độ thực hiện lệnh. Về bản chất, pipelining liên
quan đến việc phá vỡ chu kỳ lệnh với giai đoạn
riêng biệt xảy ra theo thứ tự, chẳng hạn như lấy
chỉ dẫn, lệnh giải mã, xác định địa chỉ toán hạng,
lấy toán hạng, thực hiện lệnh, và ghi các kết quả
toán hạng. Chỉ dẫn di chuyển qua các giai đoạn, như
trong dây chuyền lắp ráp, do đó, về nguyên tắc, mỗi
giai đoạn có thể được làm việc trên một lệnh khác
nhau cùng một lúc. Sự xuất hiện của các chi nhánh
và phụ thuộc giữa các hướng dẫn phức tạp thiết kế
và sử dụng các đường ống dẫn.
I. TỔ CHỨC BỘ XỬ LÝ
Để hiểu rõ tổ chức của bộ xử lý, chúng ta hãy xem xét
các yêu cầu đặt vào bộ vi xử lý, những điều mà nó phải
làm:
Control
bus
Data
bus
Address
bus
System
ALU
Registers
Control
unit
* Lấy lệnh: Bộ xử lý đọc một lệnh từ bộ nhớ (thanh
ghi, bộ nhớ cache, bộ nhớ chính).
* Dịch lệnh: Các lệnh được giải mã để xác định những
hành động được yêu cầu
* Lấy dữ liệu: Việc thi hành một lệnh có thể yêu cầu
đọc dữ liệu từ bộ nhớ hoặc một module I / O.
* Xử lý dữ liệu: Việc thi hành một lệnh có thể yêu
cầu thực hiện một số phép tính số học hoặc hoạt
động hợp lý trên dữ liệu.
* Ghi dữ liệu: Kết quả của một thực thi có thể đòi
hỏi ghi dữ liệu vào bộ nhớ hoặc một module I / O.
Để làm những việc này, cần phải thấy rõ rằng bộ vi xử lý cần
lưu trữ một số dữ liệu tạm thời. Nó phải nhớ vị trí của lệnh
mới nhất để nó có thể biết được nơi để có được những lệnh
tiếp theo. Nó cần phải lưu trữ lệnh và dữ liệu tạm thời
trong khi một lệnh đang được thực thi. Nói cách khác, bộ vi
xử lý cần có một bộ nhớ nhỏ. Hình 1 là một cái nhìn đơn giản
của một bộ xử lý, chỉ kết nối của nó với phần còn lại của hệ
thống thông qua bus hệ thống. Chúng ta sẽ nhớ lại rằng các
thành phần chính của bộ vi xử lý là một đơn vị số học và
logic (ALU) và đơn vị điều khiển (CU). ALU thực hiện các
tính toán thực tế hoặc xử lý dữ liệu. Bộ điều khiển kiểm
soát sự di chuyển của dữ liệu và hướng dẫn vào và ra khỏi bộ
vi xử lý và kiểm soát hoạt động của ALU.
Ngoài ra, hình vẽ cho thấy một bộ
nhớ trong tối thiểu, bao gồm một
tập hợp các vị trí lưu
trữ, gọi là thanh ghi.
Hình 7
Giống như lấy lệnh và chu kỳ gián tiếp, chu kỳ ngắt rất đơn
giản và có thể dự đoán (hình 8). Những nội dung hiện tại của
máy tính cần phải được lưu lại để có bộ vi xử lý có thể tiếp
tục hoạt động bình thường sau khi bị gián đoạn. Như vậy, nội
dung máy tính được chuyển giao cho MBR được ghi vào bộ nhớ.
Vị trí bộ nhớ đặc biệt dành riêng với mục đích này được nạp
vào MAR từ các đơn vị điều khiển. Nó có thể là một con trỏ
ngăn xếp. Máy tính được nạp với các địa chỉ của các ngắt
thường lệ. Kết quả là, các chu kỳ lệnh kế tiếp sẽ được
truyền bằng cách lấy lệnh thích hợp.
Hình 8
IV. CẤU TRÚC ĐƯỜNG ỐNG LỆNH
Chiến lược pipelining
Lệnh pipelining cũng tương tự như việc sử dụng một dây
chuyền lắp ráp tại một nhà máy sản xuất. Một dây chuyền lắp
ráp tận dụng thực tế là một sản phẩm đi qua các giai đoạn
khác nhau của sản xuất. Bằng cách đặt quá trình sản xuất ra
trong một dây chuyền lắp ráp, sản phẩm ở các giai đoạn khác
nhau có thể được làm việc cùng một lúc. Quá trình này cũng
được gọi là pipelining, bởi vì, như là trong một đường ống,
đầu vào mới được chấp nhận ở một đầu trước khi đầu vào được
chấp nhận trước xuất hiện như là kết quả đầu ra ở đầu kia.
Để áp dụng khái niệm này để thực hiện lệnh, chúng ta phải
nhận ra rằng, trên thực tế, một hướng dẫn có một số giai
đoạn. Con số 5, ví dụ, phá vỡ chu kỳ lệnh lên thành 10 nhiệm
vụ, trong đó xảy ra theo thứ tự. Rõ ràng, cần có một số cơ
hội cho pipelining.
Hình 10
Các đường ống, trong ví dụ này, chỉ đơn giản là tải các lệnh
tiếp theo trong chuỗi (lệnh 4) và lệnh trước đó. Trong hình
10, các lệnh rẽ nhánh là không được, và chúng ta có lợi ích
hiệu suất đầy đủ của việc nâng cao. Trong Hình 11, các lệnh
rẽ nhánh được lấy. Điều này không được xác định cho đến khi
cuối của thời gian đơn vị 7. Tại thời điểm này, các đường
ống dẫn phải được xóa các lệnh mà không hữu ích. Trong thời
gian đơn vị 8, lệnh 15 vào các đường ống dẫn. Không có lệnh
đầy đủ trong đơn vị thời gian 9 đến 12, đây là giảm hiệu
suất phát sinh vì chúng ta không thể dự đoán các rẽ nhánh.
Hình 12 cho thấy sự logic cần thiết cho pipelining sẽ chiếm
các rẽ nhánh và ngắt.
Các vấn đề khác nảy sinh mà không có trong tổ chức đơn giản
có hai giai đoạn của chúng ta. Giai đoạn CO có thể phụ thuộc
vào nội dung của một thanh ghi có thể được thay đổi bởi một
lệnh trước đó vẫn còn trong đường ống. chẳng hạn xung đột
thanh ghi và bộ nhớ hoặc các xung đột khác có thể xảy ra. Hệ
thống phải có logic để giải thích cho các loại xung đột. Để
làm rõ hoạt động đường ống, nó có thể là có ích cho hãy nhìn
vào một mô tả khác. Hình 10 và 11 cho thấy tiến triển thời
gian theo chiều ngang.
Các hình ở mỗi hàng thể hiện tiến trình một lệnh cá nhân.
Hình 13 cho thấy cùng một chuỗi các sự kiện, với thời gian
tiến theo chiều dọc xuống hình vẽ, và mỗi hàng hiển thị
trạng thái của các đường ống tại một điểm nhất định trong
thời gian.
Thời gian
--- Bài cũ hơn ---
Khối Tính Toán Alu (Arithmetic Logic Unit)
Alu Trong Máy Tính Là Gì? Cách Xây Dựng Một Alu 4
Cách Mở Máy Tính (Calculator) Trên Windows 7/8.1/10
Cách Cài 3Utools, Sử Dụng 3Utools Kết Nối Iphone Với Máy Tính
Mẹo Và Thủ Thuật Trên Ứng Dụng Máy Tính Iphone