Kiến trúc máy tính Phân I - Chương 3

HỆ THỐNG MÁY TÍNHNội dung chương 22.1. Các thành phần của máy tính 2.2. Liên kết hệ thống 2.3. Hoạt động của máy tính2Các thành phần của máy tính• Bộ xử lý trung tâm– Central Processing Unit• Bộ nhớ– Memory• Hệ thống vào ra– Input/Output System• Liên kết hệ thống– System Interconnection3Sơ đồ cấu trúc cơ bảnBộ xử lý trung tâmBộ nhớ chínhLiên kết hệ thốngHệ thống vào ra45...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kiến trúc máy tính Phân I - Chương 3HỆ THỐNG MÁY TÍNH Nội dung chương 22.1. Các thành phần của máy tính2.2. Liên kết hệ thống2.3. Hoạt động của máy tính 2Các thành phần của máy tính • Bộ xử lý trung tâm – Central Processing Unit • Bộ nhớ – Memory • Hệ thống vào ra – Input/Output System • Liên kết hệ thống – System Interconnection 3 Sơ đồ cấu trúc cơ bảnBộ xử lý trung tâm Bộ nhớ chính Liên kết hệ thống Hệ thống vào ra 45 Bộ xử lý trung tâm (CPU)• Chức năng – điều khiển hoạt động của máy tính – xử lý dữ liệu• Nguyên tắc hoạt động cơ bản: – CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính. 6Các thành phần cơ bản của CPU 7Các thành phần cơ bản của CPU • Đơn vị điều khiển (Control Unit – CU): – điều khiển hoạt động của máy tính theo chương trình đã định sẵn. • Đơn vị số học và logic (Arithmetic and Logic Unit – ALU): – thực hiện các phép toán số học và các phép toán logic trên các dữ liệu cụ thể. • Tập thanh ghi (Register File - RF): – lưu giữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU. • Đơn vị nối ghép bus (Bus interface Unit - BIU): – kết nối và trao đổi thông tin giữa bus bên trong (internal bus) và bus bên ngoài (external bus) 89 Thanh ghi• Bộ nhớ cực nhanh, kích thước nhỏ – cùng tốc độ processor: GHz – tính theo bit: 8bit, 16bit, 32bit, 64bit• Một số thanh ghi: – PC (Program Counter): cho biết lệnh kế tiếp sẽ thực hiện – IR (Instruction Register): l ưu trữ mã lệnh đang thực hiện – Các thanh ghi đa dụng: chứa toán hạng, kết quả hoặc kết quả trung gian 10 AX Register• Thanh ghi AX (Accumulator register) : thanh ghi tích luỹ, dài 16 bit nhưng nó cũng có thể chia làm 2 thanh ghi 8 bit AH và AL• AX ngoài chức năng lưu trữ dữ liệu, nó còn được CPU dùng trong phép toán số học như nhân, chia. 11 AX Register• Thanh ghi AH là nửa cao của thanh ghi AX• Thanh ghi AL là nửa thấp của thanh ghi AX 12 BX Register• Thanh ghi BX (Base register) : dài 16 bit nhưng nó cũng có thể chia làm 2 thanh ghi 8 bit BH và BL• BX lưu giữ địa chỉ của một thủ tục hay biến, nó cũng được dùng thực hiện cácphép di chuyển số học và dữ liệu. 13 DX Register• Thanh ghi DX (Data register) : dài 16 bit nhưng nó cũng có thể chia làm 2 thanh ghi 8 bit DH và DL• Thanh ghi DX : có vai trò đặc biệt trong phép nhân và phép chia ngoài chức năng lưu trữ dữ liệu.• Ex : khi nhân DX sẽ lưu giữ 16 bit cao của tích. 14 CX Register• CX (Counter register) : thanh ghi này dùng làm bo ñêm trong các vòng lặp. Các lệnh tự động lặp lại và sau mỗi lần lặp giá trị của CX tự động giảm đi 1• CL thường chứa số lần dịch, quay trong các lệnh dịch, quay thanh ghi• CX dài 16 bit, nó cũng có thể chia làm 2 thanh ghi 8 bit là CH và CL 158 bước thực hiện lệnh của CPUB1. Lấy lệnh kế tiếp từ bộ nhớ vào thanh ghi lệnh IR.B2. Thay đổi bộ đếm chương trình PC để trỏ tới lệnh kế tiếp.B3. Xác định loại của lệnh vừa lấy (làm gì?).B4. Nếu lệnh sử dụng dữ liệu trong bộ nhớ thì xác định xem nó ở đâu.B5. Lấy dữ liệu (nếu có) vào thanh ghi c ủa CPU.B6. Thi hành lệnh.B7. Cất kết quả vào nơi cần lưu trữ.B8. Trở lại bước 1 để làm lệnh kế. 16 Tốc độ của bộ xử lý• Tính bằng số triệu lệnh được thực hiện trong 1 giây - MIPS – (Millions of Instructions per Second)• Khó đánh giá chính xác• Tần số xung nhịp của bộ xử lý: – Bộ xử lý hoạt động theo một xung nhịp (Clock) có tần số xác định – Tốc độ của bộ xử lý được đánh giá gián tiếp thông qua tần số của xung nhịp. 17 Tốc độ của bộ xử lý• Dạng xung nhịp: T0 - chu kỳ xung nhịp – Tần số xung nhịp: f0 = 1/T0 – Mỗi thao tác của bộ xử lý cần kT0 – T0 càng nhỏ è bộ xử lý chạy càng nhanh –• Ví dụ: Máy tính dùng bộ xử lý Pentium IV 2GHz Ta có f0 = 2 GHz = 2x109 Hz T0 = 1/f0 = 1/(2x109) = 0,5 ns. 18Các mô hình đa xử lý 19Xử lý theo kiểu ống 20 ...