F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to k lic C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG Khoa Cơng ngh thơng tin KI N TRÚC MÁY TÍNH GV : ThS Hà ình D ng Email : dunghd@cdit.com.vn Mobile: 0944.8888.27 d o o c m C m w o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Ch ng Kh i x lý Trung tâm CPU kh i lic k d o m w o c C m C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to kh i CPU nv u n (Control Unit – CU): u n ho t ã nh s n ng c a máy tính theo ch ng trình n v s h c logic (Arithmetic and Logic Unit – ALU): Th c hi n phép toán s h c phép toán logic d li u c th n v n i ghép bus (Bus interface Unit - BIU): t n i trao i thông tin gi a bus bên (internal bus) bus bên (external bus) lic k d o m w o c C m C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to kh i CPU p ghi (Register File - RF): u gi thông tin t m th i ph c v cho ho t a CPU g m: ng Thanh ghi tích lu A (Accummulator) m ch ng trình PC (Program Counter) Thanh ghi l nh IR (Instruction Register) Thanh ghi a ch b nh MAR (Memory Address Register) Thanh ghi m d li u MBR (Memory Buffer Register) Các ghi t m th i Y Z Thanh ghi c FR (Flag Register) d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Chu trình x lý l nh Chu k l nh (Instruction Cycle): th i gian t CPU c p phát tín hi u a ch nh ch a l nh n hồn t t vi c th c hi n l nh: Nh n l nh Th c hi n l nh d o m w o C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge N y bu Chu k l nh IR ti p t c chuy n l nh nb u n CU L nh cl u ghi l nh IR a ch ô nh l nh u tiên c n p vào PC (Program Counter) 4.Bus a ch chuy n a ch ô nh n MMU, c n i dung ô nh 1.N p mã ch ng trình vào b nh a ch ô nh ch a nh t PC c chuy n n BUS ia ch MMU Memory L nh c chuy n n BUS d li u 8.CU gi i mã sinh l nh u n khác nh ALU, k to d o m w o m o c lic C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic C c u -tr a c k w w d o w w w C k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Các ghi Thanh ghi (registers) ô nh bên CPU, có nhi m v l u tr t m th i nh d li u cho CPU x lý Thanh ghi th ng có kích th c nh , nh ng t c làm vi c r t cao - b ng t c CPU S ng ghi CPU t 16 – hàng tr m ghi Kích th c thơng d ng c a ghi 8, 16, 32, 64, 128 256 bit CPU PIII,P4, Core duo ghi? d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Các ghi l ng kích th c ghi c a CPU Intel 8086: ghi – 16bit 80386: 16 ghi – 32 bit (chia riêng a ch d li u - 8) 80486: 16 ghi – 32 bit PIII: 40 ghi – 32 bit P4: 128 ghi – 32bit 64 bit Core duo: h n 128 ghi g m 32 – 64-128 d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Các ghi Thanh ghi tích l y Accummulator: Thanh ghi A không nh ng c s d ng l u tốn h ng vào mà cịn dùng ch a k t qu Ngoài ra, ghi A th ng c dùng l nh trao i d li u v i thi t b vào Kích th c c a ghi A b ng kích th c t x lý c a CPU c d pc pd Ví d phép c ng: c + d = e A Mem Th c hi n phép c ng Z Y ALU d o m w o C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Các ghi Thanh ghi l nh (IR-Instruction Register): L u nh ang th c hi n IR nh n l nh t MBR chuy n ti p l nh n CU gi i mã th c hi n Thanh ghi MAR MBR:MAR ghi a ch b nh (Memory address register) - giao di n gi a CPU bus a ch MAR nh n a ch ô nh ch a l nh ti p theo t PC chuy n ti p bus a ch MBR ghi m d li u (Memory buffer register) - giao di n gi a CPU bus a ch MBR nh n l nh t bus a ch chuy n ti p l nh n IR thông qua bus CPU d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Các ghi m ch ng trình PC: B m ch ng trình PC (Program Counter) ho c tr l nh (IP – Instruction pointer) ch a a ch c a ô nh ch a l nh k ti p c th c hi n PC ch a a ch c a ô nh ch a l nh u tiên c a ch ng trình ch ng trình c kích ho t Khi CPU th c hi n xong m t l nh, a ch c a ô nh ch a l nh ti p theo c n p vào PC Ng n x p (Stack) b nh c bi t ho t ng theo nguyên lý vào sau tr c (LIFO) Con tr ng n x p SP (Stack Pointer) m t ghi ch a a ch nh ng n x p Hai thao tác Push,Pop d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Kh i u n (CU) CU m nhi m vi c u n toàn b ho t ng c a CPU theo xung nh p ng h lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Kh i s h c logic Kh i s h c logic (Arithmetic and Logic Unit – ALU) m nhi m ch c n ng tính tốn CPU ALU bao g m m t lo t n v ch c ng th c hi n phép toán s h c s nguyên logic: c ng (ADD), b tr (SUB), b nhân (MUL), b chia (DIV), Các b d ch (SHIFT) quay (ROTATE) ph nh (NOT), b (AND), b ho c (OR) b ho c lo i tr (XOR) d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Ng t (Interrupt) Khái ni m: Ng t c ch cho phép CPU t m ng ch ng trình ang th c hi n chuy n sang th c hi n m t ch ng trình khác, g i ch ng trình ph c v ng t Các lo i ng t: Ng t l i th c hi n ch ng trình, ví d : tràn , chia cho … Ng t l i ph n c ng, ví d : l i b nh RAM Ng t mơ un vào-ra phát tín hi u ng t n CPU yêu c u trao i d li u .d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge N y bu Ng t k to d o m w o m o c lic C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic C c u -tr a c k w w d o w w w C k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Ng t Ho t ng: Sau hoàn thành m t l nh, b x lý ki m tra tín hi u ng t u khơng có ng t b x lý nh n l nh ti p theo c a ch ng trình hi n t i u có tín hi u ng t: m d ng ch ng trình ang th c hi n t ng c nh (các thông tin liên quan n ch ng trình b ng t) Thi t l p PC tr n ch ng trình ph c v ng t Chuy n sang th c hi n ch ng trình ph c v ng t Cu i ch ng trình ph c v ng t, khôi ph c ng c nh ti p c ch ng trình ang b t m d ng lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge N y bu Ng t k to d o m w o m o c lic C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG lic C c u -tr a c k w w d o w w w C k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to BIU BIU kênh giao ti p gi a b ph n bên CPU (full duplex) cung c p giao di n k t n i v i bus (bus h th ng) So v i bus ngồi, bus th ng có b ng thơng l n h n có t c nhanh h n lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to BUS Khái ni m: th ng liên k t (bus) t p h p ng t n i gi a thành ph n c a máy tính c dùng v n chuy n thông tin gi a thành ph n c a máy tính v i r ng bus: s ng dây c a bus có th truy n bit thông tin ng th i (ch dùng cho bus a ch bus d li u) lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to BUS Phân c p bus máy tính: Bus c a b x lý Bus c a b nh Các bus vào Các phân c p bus khác v t c Bus b nh bus vào-ra khơng ph thu c vào b x lý c th lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to BUS a ch Ch c n ng: v n chuy n a ch xác nh ng n nh hay c ng vào-ra (ch nh ngu n hay ích c a d li u có ng truy n d li u hay ch nh c ng nh p xu t) r ng bus a ch : xác nh dung l ng b nh c c i c a h th ng u r ng bus a ch N bit: AN-1, AN-2, A2, A1, A0 dung l ng b nh c c i 2N byte (cịn g i khơng gian a ch b nh ) Ví d : B x lý Intel Pentium có bus a ch 32 bit khơng gian a ch 232 byte = GB lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to BUS d li u Ch c n ng: n chuy n l nh t b nh n CPU n chuy n d li u gi a CPU, mô un nh mô un vào-ra r ng bus d li u: xác nh s bit d li u có th c trao i ng th i M bit: DM-1, DM-2, … D2, D1, D0 M th ng 8, 16, 32, 64, 128 bit Ví d : Các b x lý Pentium có bus d li u 64 bit lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to BUS u n Ch c n ng: v n chuy n tín hi u n Các lo i tín hi u u n: u Các tín hi u phát t CPU u n mô un nh mơ un vào-ra Các tín hi u t mơ un nh hay mô un vào-ra i n yêu c u CPU lic k d o m w o c C m C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to t s bus n hình Bus c a b x lý (Front Side Bus - FSB): có t c nhanh nh t Bus c a b nh (n i ghép v i mô un RAM) AGP bus (Accelerated Graphic Port) - Bus h a t ng c: n i ghép card hình t ng t c PCI bus (Peripheral Component Interconnection): n i ghép v i TBNV có t c trao i d li u nhanh USB (Universal Serial Bus): Bus n i ti p a n ng IDE (Integrated Driver Electronics): Bus k t n i v i a ng ho c a CD, DVD .d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to t s tín hi u u n Các tín hi u phát t CPU ghi: u n c Memory Read (MEMR): u n c d li u t m t ng n nh có a ch xác nh lên bus d li u Memory Write (MEMW): u n ghi d li u n t ng n nh có a ch xác nh I/O Read (IOR): u n c d li u t m t c ng vào-ra có a ch xác nh lên bus d li u I/O Write (IOW): u n ghi d li u có s n bus d li u m t c ng có a ch xác nh d o m w o C VI N CƠNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG lic k c C m o d o w w w w w C lic k to bu y N O W ! PD O W ! PD c u -tr a c k c ... ghi (registers) ô nh bên CPU, có nhi m v l u tr t m th i nh d li u cho CPU x lý Thanh ghi th ng có kích th c nh , nh ng t c làm vi c r t cao - b ng t c CPU S ng ghi CPU t 16 – hàng tr m ghi Kích...F -X C h a n ge F -X C h a n ge c u -tr a c k N y bu to Ch ng Kh i x lý Trung tâm CPU kh i lic k d o m w o c C m C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THƠNG o d o w w w w w C lic... CPU n chuy n d li u gi a CPU, mô un nh mô un vào-ra r ng bus d li u: xác nh s bit d li u có th c trao i ng th i M bit: DM-1, DM-2, … D2, D1, D0 M th ng 8, 16, 32, 64, 128 bit Ví d : Các b x lý