Bài giảng Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ - Chương 4: Tổ chức bộ xử lý (Phần 2)

 Kiến thức bài trước
 Chương 4.
 z Tổ chức của máy tính
 Tổ chức bộ xử lý z Hệ thống bus, thanh ghi 
 z Đơn vị điều khiển
 B. QUY TRÌNH z Tập lệnh
 Cấu trúc:
 THỰC HIỆN LỆNH Các dạng mã lệnh:
 ƒ Mã lệnh 000 đến 110 :
 ƒ I = 0 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ trực tiếp
 ƒ I = 1 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ gián tiếp 
 (Indirect)
 ƒ Mã lệnh 111 
 ƒ I = 0 : Lệnh tham chiếu thanh ghi
 ƒ 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
 z Gồm 1 dãy tiểu chu kỳ (pha, giai đoạn) chu kỳ
 z Tìm lệnh 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 z Cài đặt giai đoạn Tìm lệnh
 tiên của chương trình.
 z Từ vi lệnh xác định các tín hiệu điều khiển (điều 
z Tìm và giải mã: khiển bus, các thanh ghi, bộ nhớ, ...)
 z SC xóa 0 tạo thời hiệu T0 VD: H 8.1: Cài đặt mạch điều khiển cho g/đ Tìm lệnh
 z Giai đoạn Tìm lệnh ƒ T0: AR Å PC
 ƒ S2S1S0 = 010, LD (AR) = 1
 z T0: AR Å PC
 ƒ T1: IR Å M[AR], PC Å PC + 1
 z T1: IR Å M[AR], PC Å PC + 1
 ƒ Read (Mem) = 1, S2S1S0 = 111, LD (IR) = 1, INR (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
 ƒ T0: AR Å PC z Xác định kiểu lệnh
 ƒ S2S1S0 = 010, z Sau khi giải mã lệnh,
 LD (AR) = 1
 Tại thời điểm T3, đơn vị điều khiển xác định loại lệnh vừa đọc
 ƒ T1: IR Å M[AR], (Nhắc lại) Các dạng mã lệnh
 PC Å PC + 1 ƒ Mã lệnh 000 đến 110 :
 ƒ Read (Mem) = 1, ƒ I = 0 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ trực tiếp
 S2S1S0 = 111, ƒ I = 1 : Lệnh tham chiếu bộ nhớ với địa chỉ gián tiếp (Indirect)
 LD (IR) = 1, ƒ Mã lệnh 111 
 INR (PC) = 1
 ƒ I = 0 : Lệnh tham chiếu thanh ghi
 ƒ I = 1 : Lệnh nhập – xuất (Input / Output)
 4b.2. Lệnh (tham chiếu) thanh ghi
z Nếu D7 = 1 z (Khi D7 = 1, I = 0)
 (mã tác vụ: 111) z Bit 0 - 11 xác định 1 trong 12 lệnh tham chiếu thanh ghi
 lệnh tham chiếu thanh 
 z Bảng 8.1. Lệnh tham chiếu thanh ghi
 ghi / nhập xuất
 z VD: lệnh CLA (Clear AC)
z Nếu D7 = 0
 (mã tác vụ: 000 – 011) (D7 I’ T3 = r)
 lệnh tham chiếu bộ ƒ r B11 : AC Å 0
 nhớ ƒ 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 nhớứng với Di = 1 (i = 0 .. 6)
 z (Mã D0) AND (vào AC)
 z Địa chỉ hiệu dụng đặt trong AR Ý nghĩa: AC Å AC ∧ M[AR]
 ƒ Tại T khi I = 0
 2 z D0T4: DR Å M[AR]
 ƒ Tại T3 khi I = 1
 z D0T5: AC Å AC ∧ DR, SC Å 0 
 z Lệnh bộ nhớ bắt đầu tại T4
 z (Mã D1) ADD (vào AC)
 z Chú ý:
 z (Mã D ) LDA (nạp từ nhớ vào AC) Load
 ƒ Phải đưa dữ liệu vào thanh ghi 2
 ƒ Kết quả luôn được ghi vào AC z (Mã D3) STA (lưu AC vào bộ nhớ) Store
 ƒ ALU chỉ có 2 đầu vào AC và DR 
 z (Bảng 8.2)
 ***
 2
z (Mã D4) BUN (rẽ không điều kiện) 
 Branch Uncondition 20 0 BSA 135
 21 Lệnh sẽ th/hiện
 z Thay đổi thứ tự thực hiện lệnh
z (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 135 21
 đoạn ch/trình con) 136 Ch/trình con
 z Chuyển th/hiện đến lệnh kế tiếp (đoạn ch/tr con)
 z 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 
 ƒ liên lạc tuần tự với giao tiếp (cổng) truyền thông 
 ƒ liên lạc song song với AC
 z (Hình 8.5)
 ***
z Cơ chế nhập: z Cơ chế xuất:
 Cờ nhập: FGI (= 1 khi thông tin mới FGI Å 0 Cờ xuất: FGO (= 1 khi thông tin mới đã FGO Å 1
 đã sẵn sàng trong th/bị nhập) sẵn sàng trong th/bị xuất)
 để đồng bộ tốc độ giữa th/bị nhập để đồng bộ tốc độ giữa th/bị xuất và
 và máy máy
 ƒ (Ban đầu FGI Å 0) ƒ Ban đầu FGO Å 1
 ƒ Khi nhấn phím, mã ký tự (8 bit) 1 AC Å INPR ƒ Máy kiểm tra FGO = 1, th/tin chuyển 1 OUTR Å AC
 FGI FGO
 được dịch vào INPR FGO Å 0 song song từ AC vào OUTR FGO Å 0
 ƒ FGI Å 1 ƒ FGO Å 0
 0 0
 ƒ Máy kiểm tra FGI = 1, INPR được ƒ OUTR xuất tuần tự ra thiết bị xuất, 
 chuyển song song vào AC INPR <----- Nhập th/bị xuất in ký tự Xuất <--- OUTR
 ... ...
 ƒ FGI Å 0 ƒ FGI Å 1 (Mới có thể xuất ký tự
 ... ...
 (Mới có thể nhấn phím khác) 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.
 z Kiểm tra các cờ Do khác biệt về tốc độ giữa máy và th/bị nhập xuất, cách 
 truyền thông này không hiệu quả.
 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 Tính năng ngắt: khi cờ bật, máy tạm thời bị ngắt để xử lý 
 z Xác định lệnh: IR (6 – 11)
 nhập xuất
 Chu kỳ lệnh 0 1 Chu kỳ ngắt
z Quy trình ngắt R z VD Minh họa chu kỳ ngắt (h 8.7)
 ƒ Cờ cho phép ngắt 
 (IEN: Interrup Enable) Tìm lệnh, 
 Giải mã lệnh Lưu địa chỉ
 ƒ Nếu IEN = 0, các quay về
 cờ (FGI, FGO) Nhập/xuất
 không thể ngắt máy 0
 IEN Rẻ nhánh
 Th/hiện
 ƒ Nếu IEN = 1, máy đến chương 
 lệnh 1
 có thể bị ngắt trình ngắt
 1
 ƒ Dùng mạch lật ngắt R FGI
 ƒ Nếu R = 0, máy qua 0 IEN Å 0
 chu kỳ lệnh 1 R Å 0
 FGO
 0
 R Å 1
 4