Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 4: Giới thiệu chung - Nguyễn Kim Khánh

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu chung cung cấp cho bạn đọc các khái niệm và phân loại máy tính, kiến trúc máy tính, sự phát triển của máy tính, hiệu năng máy tính. Tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 4: Giới thiệu chung - Nguyễn Kim Khánh NKK-HUT Kiến trúc máy tính Chương 4 KIẾN TRÚC TẬP LỆNH (Instruction Set Architecture) Nguyễn Kim Khánh Trường Đại học Bách khoa Hà Nội IT3030 1 NKK-HUT Nội dung học phần  Chương 1. Giới thiệu chung  Chương 2. Cơ bản về logic số  Chương 3. Hệ thống máy tính  Chương 4. Kiến trúc tập lệnh  Chương 5. Số học máy tính  Chương 6. Bộ xử lý  Chương 7. Bộ nhớ  Chương 8. Vào-ra  Chương 9. Kiến trúc máy tính tiên tiến 26 May 2012  IT3030 2 NKK-HUT Nội dung của chương 4 4.1. Giới thiệu chung kiến trúc tập lệnh 4.2. Các kiểu thao tác 4.3. Các phương pháp định địa chỉ 4.4. Kiến trúc tập lệnh MIPS 4.5. Kiến trúc tập lệnh Intel x86 IT3030 3 NKK-HUT 4.1. Giới thiệu chung về kiến trúc tập lệnh Mô hình lập trình của máy tính IT3030 4 NKK-HUT Tập thanh ghi  Chức năng và đặc điểm:  Chứa các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động ở thời điểm hiện tại của CPU  Được coi là mức đầu tiên của hệ thống nhớ  Số lượng thanh ghi nhiều  tăng hiệu năng của CPU  Có hai loại thanh ghi:  Các thanh ghi lập trình được  Các thanh ghi không lập trình được IT3030 5 NKK-HUT Phân loại thanh ghi theo chức năng  Thanh ghi địa chỉ: quản lý địa chỉ của ngăn nhớ hay cổng vào-ra.  Thanh ghi dữ liệu: chứa tạm thời các dữ liệu.  Thanh ghi đa năng: có thể chứa địa chỉ hoặc dữ liệu.  Thanh ghi điều khiển/trạng thái: chứa các thông tin điều khiển và trạng thái của CPU.  Thanh ghi lệnh: chứa lệnh đang được thực hiện. IT3030 6 NKK-HUT Một số thanh ghi điển hình  Các thanh ghi địa chỉ  Bộ đếm chương trình PC (Program Counter)  Con trỏ dữ liệu DP (Data Pointer)  Con trỏ ngăn xếp SP (Stack Pointer)  Thanh ghi cơ sở và Thanh ghi chỉ số (Base Register & Index Register)  Các thanh ghi dữ liệu  Thanh ghi trạng thái IT3030 7 NKK-HUT Bộ đếm chương trình PC  Còn được gọi là con trỏ lệnh IP (Instruction LÖnh LÖnh Pointer) LÖnh  Giữ địa chỉ của lệnh PC LÖnh sÏ ®-îc nhËn vµo tiếp theo sẽ được nhận LÖnh kÕ tiÕp vào. LÖnh LÖnh  Sau khi một lệnh được nhận vào, nội dung PC tự động tăng để trỏ sang lệnh kế tiếp. IT3030 8 NKK-HUT Thanh ghi con trỏ dữ liệu  Chứa địa chỉ của D÷ liÖu ngăn nhớ dữ liệu mà D÷ liÖu CPU muốn truy nhập D÷ liÖu DP D÷ liÖu cÇn ®äc/ghi  Thường có một số D÷ liÖu thanh ghi con trỏ dữ D÷ liÖu liệu D÷ liÖu D÷ liÖu IT3030 9 NKK-HUT Ngăn xếp (Stack)  Ngăn xếp là vùng nhớ có cấu trúc LIFO (Last In - First Out)  Ngăn xếp thường dùng để phục vụ cho chương trình con  Đáy ngăn xếp là một ngăn nhớ xác định  Đỉnh ngăn xếp là thông tin nằm ở vị trí trên cùng trong ngăn xếp  Đỉnh ngăn xếp có thể bị thay đổi IT3030 10 NKK-HUT Con trỏ ngăn xếp SP (Stack Pointer)  Chứa địa chỉ của ngăn nhớ đỉnh ngăn xếp  Khi cất một thông tin vào ngăn xếp: SP §Ønh Stack  Nội dung của SP giảm  Thông tin được cất vào ngăn nhớ được trỏ bởi SP  Khi lấy một thông tin ra khỏi ngăn xếp:  Thông tin được đọc từ ngăn nhớ được trỏ bởi SP §¸y Stack  Nội dung của SP tăng  Khi ngăn xếp rỗng, SP trỏ vào đáy IT3030 11 NKK-HUT Thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số  Thanh ghi cơ sở: chứa địa chỉ của ngăn nhớ cơ sở (địa chỉ cơ sở)  Thanh ghi chỉ số: chứa độ Thanh ghi c¬ së Ng¨n nhí c¬ së lệch địa chỉ giữa ngăn nhớ mà CPU cần truy nhập so với ngăn nhớ cơ Thanh ghi chØ sè sở (chỉ số)  Địa chỉ của ngăn nhớ cần Ng¨n nhí cÇn truy nhËp truy nhập = địa chỉ cơ sở + chỉ số 26 May 2012 IT3030 12 NKK-HUT Các thanh ghi dữ liệu  Chứa các dữ liệu tạm thời hoặc các kết quả trung gian  Cần có nhiều thanh ghi dữ liệu  ...