Nguyên tắc hoạt động của bộ vi xử lý

Bên trong của bộ vi xử lýý. - Bộ vi xử lý thường được xem là bộ não của hệ máy vi tính. Bộ VXL là một vi mạch tích hợp cực lớn. Chúng ta sẽ nghiên cứu bộ VXL điển hình là 8086/8088 Bộ VXL 8086/8088 gồm có 2 phần chính là đơn vị thực hiện lệnh EU (Execution Unit) và đơn vị giao tiếp BIU (Bus Interface Unit). EU thực hiện tất cả các tính toán số học và logic, còn BIU thu nhận lệnh (Fetche) và dữ liệu từ bộ nhớ. Các lệnh này dùng để...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên tắc hoạt động của bộ vi xử lý Nguyên tắc hoạt động của bộ vi xử lýa. Bên trong của bộ vi xử lýý.- Bộ vi xử lý thường được xem là bộ não của hệ máy vi tính. Bộ VXL là mộtvi mạch tích hợp cực lớn. Chúng ta sẽ nghiên cứu bộ VXL điển hình là8086/8088 Bộ VXL 8086/8088 gồm có 2 phần c hính là đơn vị thực hiện lệnh EU(Execution Unit) và đơn vị giao tiếp BIU (Bus Interface Unit).EU thực hiện tất cả các tính toán số học và logic, còn BIU thu nhận lệnh(Fetche) và dữ liệu từ bộ nhớ. Các lệnh này dùng để điều khiển và cho hoạtđộng của MP. ĐƠN VỊ THỰC HIỆN EU ĐƠN VỊ GHÉP NỐI BIU Các thanh ghi đa năng Thanh ghi đoạn Các thanh ghi chỉ số và con trỏ Con Trỏ lệnh BUS Bộ tạo địa chỉ và Đ/K BUS Toán hạng Hàng đợi lệnh ALU Hình 2.3: Cấu trúc bộ vi xử lý 8086/8088Sơ đồ khối chức năng của BVXL 8086/8088 được giới thiệu như hình vẽ.Dưới đây chúng ta nghiên cứu sâu hơn về khối chức năng đó.b. Tổ chức bên trong của EUvi mạch 8086/88. EU là nơi xảy ra các quá trình xử lý dữ liệu ở bên trong bộ VXL, ởđây có đơn vị số học và đơn vị logic (ALU Arithmetic And logic Unit) cùngvới các thanh ghi để xử lý số liệu và ghi giữ các kết quả trung gian EU nhậncác lệnh và dữ liệu do EU lại được chuyển ra bộ nhớ hoặc với các thiết bịngoại vi thông qua BIU. Như vậy EU không liên hệ trực tiếp với thế giới bênngoài mà luôn luôn thông qua BIU. Đơn vị thực hiện EU gồm có 2 phần là ALU và các thanh ghi chung,các lệnh từ hàng đợi lệnh trong BIU được thu nhận vào, giải mã và thực hiệntại đây. Các lệnh được lấy từ trên xuống theo nguyên tắc FIFO (First in Firstout). ALU gồm các mạch có nhiệm vụ thực hiện các phép tính số học hoặclogic trên các số nhị phân theo từng cặp bit vào.- Các thanh ghi đa năng (General Register): Bao gồm 4 thanh ghi 16 bít. Thanh ghi đa năng dùng để lưu giữ tạmcác kết quả trung gian Là những thanh ghi 16 bit được ký hiệu là AX, BX, CX, DX(Accumulator, Base, Count, Data) được chia làm 2 nửa 8 bít: nửa cao (dùngchữ H) và nửa thấp (dùng chữ L). Các thanh ghi có thể dùng nửa 8 bit để lưutheo Byte hoặc kết hợp 2 nửa để lưu theo từ. AH AL AX: Accumulator BH BL BX: Base CH CL CX: Count DH DL DX: Data 8 bít thấp 8 bít caoThanh ghi AX: Thanh ghi tích luỹ là thanh ghi chính để thực hiện các phéptoán số học, các lệnh xuất nhập cổng.Thanh ghi BX: Thanh ghi cơ sở, dùng để chỉ đến vị trí 1 ô nhớ trong 1 đoạnThanh ghi CX: Thanh ghi đếm, dùng để định số lần lặp của lệnh lặp.Thanh ghi DX: Thanh ghi dữ liệu, thường dùng để lưu kết quả của các phéptính nhân, chia và định địa chỉ trong các lệnh xuất, nhập cổng.- Các thanh ghi con trỏ và chỉ số Thanh ghi con trỏ và thanh ghi chỉ gồm có 4 thanh ghi chỉ số và thanhghi con trỏ dùng cho việc lưu trú thông tin vào trong một khu vực đặc biệtcủa bộ nhớ. Các thanh ghi con trỏ (Pointer Register) được ký hiệu là SP vàBP, còn các thanh ghi chỉ số (Index, Register) thì ký hiệu là SI và DI. Đây làcác thanh ghi 16 bít, không thể chia thành 2 thanh ghi 8 bít.Các thanh ghi này thường được dùng chủ yếu để trỏ hoặc ghi chỉ số để xác địnhmột địa chỉ trong bộ nhớ. Các địa chỉ được chứa trong các thanh ghi này có thểđược liên hợp với các thông tin từ BIU để định vị trí thực của dữ liệu trong bộnhớ. SP Stack pointer BP Base Pointer SI Source Index DI Destination Index- Bp: Thanh ghi con trỏ cơ sở, dùng trong phép định địa chỉ cơ sở khi truyxuất Stack- Stack: (Ngăn xếp) là một vùng trong bộ nhớ trong để lưu trữ các dữ liệutạm thời. Stack được sử dụng khi chương trình thực hiện một lệnh gọichương trình con hay 1 ngắt. Lúc đó CPU lưu địa chỉ của lệnh kế tiếp saulệnh gọi vào Stack. Khi thực hiện xong chương trình con hoặc ngắt thì CPUsẽ lấy địa chỉ này ra khỏi Stack để có thể thực hiện lệnh kế tiếp. Stack làmviệc theo nguyên tắc LIFO (Last in First out).Để quản lý Stack cần sử dụng con trỏ để chỉ đến tỉnh của Stack. Thanh ghi con trỏ ngăn xếp, được dùng làm con trò để chỉ đến phần- SP:tử ở đỉnh của Stack.- SI và DI: Được dùng trong các lệnh xử lý chuỗi và trong các phép định địachỉ chỉ mục khi truy xuất bộ nhớ.SI: Thanh ghi chỉ số đích, dùng để xác định địa chỉ chỉ bắt đầu của chuỗinguồn.DI: Thanh ghi chỉ số đích, dùng để xác định địa chỉ bắt đầu của chuỗi sốđích.- Th ...