CAU2

kiến trúc cơ bản của 1 máy tính số.ý nghĩa và chức năng của các khối và các thanh ghi trong đơn vị xử lý trung tâm (CPU).mô tả hoạt động của 1 máy tính máy tính số qua việc thực hiện lệnh trong tập lệnh của máy tính số.

Trả lời

1.kiến trúc cơ bản

Máy tính đơn giản 4 bít

Đơn vị xử lý trung tâm của mt hiểu và thực hiện các lệnh có khuôn dạng sau:

Mã lệnh Phần địa chỉ

Lệnh bao gồm 2 phần mã lệnh và phần địa chỉ.

Mã lệnh là 1 số nhị phân (ví dụ độ dài 4 bít). Mã lệnh mang thông tin về những việc hoặc những thao tác mà CPU cần phải thực hiện.

Phần địa chỉ của lệnh là 1 con số nhị phân(ví dụ độ dài 4 bit)xác định địa chỉ của ô nhớ chứa toán hạng (dữ liệu) trong đó toán hạng là đối tượng tác động của lệnh.

2. Đơn vị xử lí trung tâm (cpu)

Cpu của mt đơn giản có khả năng thực hiện ghi hoặc đọc bộ nhớ có 16 ô nhớ, mỗi ô nhớ chứa được một dữ liệu loại 4 bít

Cpu gồm các đơn vị cơ bản IR,CU PC MAR MBR ALU và các thanh ghi ACC TMP FLAGS

CPU thuc hien cac chuc nang:

+dieu khien ghi doc thong tin len bo nho.

+hieu va thuc hien dc 1 so tap huu han cac lenh dc mieu ta duoi dang ma nhi phan.

+nhap tuan tu cac lenh tu bo nho va thuc thi cac lenh nay.

+dieu khien qua trinh nhap thong tin tu thiet bi dau vao va dieu khien qua trinh xuat thong tin o thiet bi dau ra.

*bo nho

La tap hop cac o nho theo 1 trinh tu nhat dinh trong do moi o nho chua du lieu va duoc gan dia chi xac dinh.chuc nang cua bo nho la luu tru thong tin duoc truyen tai duoi dang cac con so.de doc ghi 1 o nho nao do can phai xac dinh dia chi chon o nho do va can 1 tin hieu dieu khien doc ghi bo nho.

*thiet bi dau vao

Thuc hien chuc nang nhap cac chuc nang nguyen thuy cho mt,ma hoa thong tin chuyen du lieu tu dang nguyen thuy thanh con so.thiet bi dau vao co the la ban phim,chuot,ban dieu khien...

*thiet bi dau ra

Hien thi cac thong tin dua ra tu may tinh o dang con nguoi co the hieu dc.thiet bi dau ra nhu man hinh may In loa...

*thiet bi giao dien

Thiet bi dau vao ra ket noi voi CPU thong qua thiet bi giao dien.CPU xu ly thong tin duoi dang cac con so voi toc do rat cao con thiet bi ngoai vi truyen tai thong tin duoi dang ki tu,anh sang,am thanh... voi toc do cham hon rat nhieu.vi vay thiet bi giao dien thuc hien chuc nang ghep noi de thuc hien viec trao doi thong tin giua CPU va thiet bi ngoai vi.

*y nghia va chuc nang cac khoi va cac thanh ghi trong CPU.

• Thanh ghi lệnh IR thực hiện chức năng chứa lệnh CPU đang thực hiện .trong th này mtdg nói trên thì IR là thanh ghi 8 bit , 4 bít đầu chứa mã lệnh 4 bit sau chứa phần địa chỉ.

• Đơn vị điều khiển CU có chức năng giải mã lệnh và từ đó tạo ra các tín hiệu điều khiển hoạt động của các đơn vị chức năng khác ở bên trong và bên ngoài cpu, nhắm thực thi được lệnh hiện hành. CU điều khiển thực hiện các vi thao tác thực hiện lệnh theo nhịp của các xung đồng hồ Clock

• Bộ đếm chương trình PC có chức năng tuần tự tạo ra địa chỉ ô nhớ mà cpu cần truy nhập. PC thực hiện vai trò 1 con trỏ, trỏ đến ô nhớ mà CPU cần truy nhập(vai trò con trỏ lệnh)

Giá trị của PC tăng tuần tự khi nhập lệnh tao ra địa chỉ các ô nhớ chứa lệnh cpu cần nhập.

Khi nhập xong 1 lệnh thì giá trị của PC tự động tăng lên và trỏ đến ô nhớ chứa lệnh tiếp theo , chuẩn bị cho cpu nhận lệnh mới

Khi cpu thực hiện các lệnh rẽ nhánh thì giá trị cua PC thay đổi đột biến

Trong th của mtdg nói trên thì PC là bộ đếm ctrinh loại 4 bit, có khả năng quản lí và cho phép truy nhập bộ nhớ có 16 ô nhớ.

• Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ MAR thực hiện chức năng chứa địa chỉ của ô nhớ hiện thời CPU đang truy nhập

• Thanh ghi MBR là thanh ghi đệm chứa dữ liệu CPU đọc từ bộ nhớ hoặc ghi ra bộ nhớ

• Đơn vị số học -logic ALU thực hiện các phép tính dố học logic và phép xử lý dữ liệu khác . trong trường hợp của mtdg nói trên thì alu thực hiện các pháp tính vs các toán hạng loại 4 bit nằm ở 2 thanh ghi acc và tmp

• Thanh chua ACC chua 1 toán hạng của phep tính hoặc kết quá của phép tính

• Thanh ghi tạm TMP chứa toán hạng thứ 2 của phép tính . trong th của mtdg thanh ghi tmp đại diện cho nhóm thanh ghi ẩn loại thanh ghi không chịu tác động tường minh của lệnh

• Thanh ghi cờ FLAGS chứa các thông tin về trạng thái của kết quả phép tính sau khi thực hiện lệnh. Trong thanh ghi cờ tạo ra mối quan hệ logic giữa các lệnh sau khi thực hiện trong chương trình .

Trong th mtdg nói trên thanh ghi cờ là loại 3bit

Cờ Z-zero nếu kết quả phép tính là 0 thì Z=1

Cờ S-sign nếu kết quả phép tính là âm thì S=1

Cờ C-carry nếu kết quả phép tính có nhớ thì C=1

*MO TA QUA TRINH THUC HIEN 1 LENH TRONG TAP LENH CUA MAY TINH.

g/s mt dang thuc hien ctr.tai thoi diem khao sat:

+noi dung PC la 0100

+thanh ghi ACC chua gia tri 0101

+o nho co dia chi 1000 dang chua gia tri 0111

Lenh ADD 1000 se thuc hien phep cong gia tri dang co trong ACC voi noi dung cua o nho co dia chi 1000.CPU bat dau nhap lenh tu o nho co dia chi 0100 va thuc hien lenh nay.

*qua trinh thuc hien lenh ADD 1000 dien ra theo cac giai doan sau:

1) nhap lenh:

PC=0100

PC->MAR; MAR=0100

CU dua ra tin hieu RD

O nho(M 0100)->MBR, MBR=00111000

PC+1->PC;PC=0101

MBR->IR;(IR)=00111000

2)GIAI MA LENH:

ID la bo giai ma lenh trong khoi CU

(IR 74)->ID; ID=0011

Khi giai ma lenh CU biet la can thuc hien cac thao tac sau:

Doc va nhap toan hang thu 2 cua phep tinh cong tu o nho co dia chi 1000

Thuc hien phep cong

3) tao dia chi toan hang:

(IR 30)->MAR; MAR=1000

4) nhap toan hang;

CU dua ra tin hieu RD

O nho (M1000)->MBR; MBR =0111

MBR->TMP; TMP->0111

5)THUC HIEN PHEP CONG.

Trong ACC co san gia tri 0101

(ACC)+(TMP)->ACC; ACC=1100

CPU tiep tuc thuc hien lenh tiep theo voi PC =0101.