Bài giảng môn học Cấu trúc máy tính: Bài 8

Bài giảng môn học Cấu trúc máy tính: Bài 8 các kiến thức cơ bản về vi tác vụ như vi tác vụ thanh ghi, truyền qua BUS, BUS 3 trạng thái, truyền qua bộ nhớ, vi tác vụ số học, mạch cộng trừ nhị phân, mạch thực hiện vi tác vụ LL và các nội dung khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng môn học Cấu trúc máy tính: Bài 8 VI TÁC VỤ VI TÁC VỤ THANH GHI  @IT @IT  Một  hệ  thống  số  là  một  kết  nối  các  đơn  thể  phần  cứng  nhằm  thực  hiện  một  tác  vụ  xử  lý  thông tin nào đó.  Các  đơn  thể  được  tạo  từ  các  thành  phần  số  như thanh ghi, mạch giải mã, các phần tử tính  toán.  Tác vụ xử lý dữ liệu lưu trên thanh ghi gọi là  một vi tác vụ.     VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) @IT @IT Kết  quả  vi  tác  vụ  có  thể  thay  thế  dữ  liệu  đã  lưu  trước đó hoặc chuyển qua thanh ghi khác.  Ví dụ các vi tác vụ: dịch, đếm, xóa và nạp.  Một  số  thanh  ghi  đã  xét  trước  đây  được  dùng  cho vi tác vụ.  Ví  dụ  mạch  đếm  nạp  song  song  có  thể  thực  hiện vi tác vụ tăng và nạp.  Thanh ghi  dịch 2 chiều có khả năng thực hiện  các vi tác vụ dịch phải và trái.     VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) @IT @IT  Thường có 4 loại vi tác vụ: ­ Vi tác vụ thanh ghi chuyển thông tin nhị phân  từ thanh ghi này qua thanh ghi khác. ­  Vi  tác  vụ  số  học  thực  hiện  các  phép  tính  số  học với dữ liệu số trên thanh ghi. ­ Vi tác vụ luận lý thực hiện các tác vụ thao tác  bit với dữ liệu phi số trên thanh ghi. ­  Vi  tác  vụ  dịch  thực  hiện  các  tác  vụ  dịch  dữ  liệu trên thanh ghi.      VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) @IT @IT  Có  thể  mô  tả  dãy  vi  tác  vụ  bằng  lời,  nhưng  thường dài dòng.  Thường dùng ký hiệu phù hợp để mô tả.  Quy tắc thông dụng: ­ Các thanh ghi được ghi bằng chữ hoa (đôi khi  kèm theo một số) thể  hiện chức năng của nó. ­ Ví dụ:  MAR – thanh ghi lưu địa chỉ bộ nhớ PC  – thanh ghi đếm chương trình. IR – thanh ghi lệnh. R1  – thanh ghi xử lý (các mạch lật  trong thanh ghi n­bit được đánh số từ 0 đến n­1  tính từ phải qua trái)     VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) @IT @IT Lược đồ khối thanh ghi     VI TÁC VỤ THANH GHI (tt) @IT @IT  Mệnh  đề  (hoặc  vi  lệnh)  chuyển  thanh  ghi  R1  sang  R2  (dùng  toán  tử  thay  thế  ←),  R1  không  đổi: R2 ← R1  Mệnh đề IF – Then với P là tín hiệu điều khiển  (khi P =1 truyền R1 sang R2): If (P =1) then (R2 ← R1)  Dùng hàm điều khiển (là biến boolean) có trị 1  hoặc 0, khi P =1, truyền R1 sang R2:  P: R2 ← R1     TRUYỀN QUA BUS @IT @IT  Bus  là  một  tập  các  đường  truyền  dẫn  các  tín  hiệu từ nơi này sang nơi khác.  Thường dùng bus chung cho mọi thanh ghi và  tín  hiệu  điều  khiển  sẽ  xác  định  thanh  ghi  nào  được truyền.     TRUYỀN QUA BUS (tt) @IT @IT  Bảng trên cho thấy thanh ghi nào được truyền  lên Bus qua điều khiển của S1S0     TRUYỀN QUA BUS (tt) @IT @IT  Tổng quát hệ thống Bus dùng cho k thanh ghi  n­bit sẽ có n mạch dồn k­1.  Ví dụ Bus cho 8 thanh ghi 16­bit cần 16 mạch  dồn 8­1 với 3 đường chọn.  Để  truyền  từ  Bus  vào  thanh  ghi  phải  nối  Bus  với  đường  nhập  của  thanh  ghi  và  có  tín  hiệu  điều khiển nạp.  Như  vậy  muốn  truyền  từ  thanh  ghi  này  qua  thanh ghi kia (R1 ← C) phải thực hiện:    Bus ← C, R1 ← Bus   TRUYỀN QUA BUS (tt) @IT @IT   Hệ thống bus cho  4 thanh ghi BUS 3 TRẠNG THÁI @IT @IT  Có thể tạo Bus bằng cổng 3 trạng thái thay cho  mạch dồn.  Cổng 3 trạng thái là mạch số 3 trạng thái.  Hai trạng thái là tín hiệu tương đương luận lý 1  và  0  như  cổng  bình  thường,  trạng  thái  3  là  trạng thái trở kháng cao.  Trạng  thái  trở  kháng  cao  hoạt  động  như  mạch  hở, lúc đó ngõ ra bị ngắt.     BUS 3 TRẠNG THÁI (tt) @IT @IT  Cổng 3 trạng thái có thể thực hiện mọi luận lý  quy ước như: AND hoặc NAND.  Tuy  nhiên  người  ta  thường  dùng  cổng  đệm  (buffer gate) để thiết kế Bus  Cổng đệm 3 trạng thái khác với cổng đệm bình  thường là có thêm ngõ điều khiển, khi bằng 1 –  hoạt động như cổng đệm thường; khi bằng 0 –  cổng  có  trạng  thái  trở  kháng  cao,  ngõ  ra  bị  cấm.     BUS 3 TRẠNG THÁI (tt) @IT @IT Ký hiệu cổng 3 trạng thái     BUS 3 TRẠNG THÁI (tt) @IT @IT Bộ giải mã Bus dùng cổng 3 trạng thái thay cho mạch dồn     BUS 3 TRẠNG THÁI (tt)  @IT @IT  Khi ngõ nhập E = 0, mạch không hoạt động.  Khi E = 1, tùy theo ngõ nhập chọn S1S0, các bit  A0/B0/C0/D0  của  thanh  ghi  A/B/C/D  sẽ  chuyển  sang đường bus     TRUYỀN QUA BỘ NHỚ @IT @IT  Truyền  thông  tin  từ  một  từ  nhớ  ra  ngoài  gọi  là  tác vụ đọc, đưa thông tin mới vào bộ nhớ gọi là  viết (ghi).  ...