Giáo trình Nhập môn Tin học LỜi nóI ĐẦU



tải về 4.67 Mb.
trang17/63
Chuyển đổi dữ liệu20.05.2018
Kích4.67 Mb.
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   63

Hình 1.13: Một bảng mạch chủ của máy vi tính. Trong đó có CPU, bộ nhớ và các mạch giao tiếp với ngoại vi.

Trong hình bên ta thấy một quạt điện nhỏ để làm nguội CPU, phía dưới quạt chính là CPU.

Khối điều khiển (CU: control unit) là khối chức năng điều khiển sự họat động của MTĐT theo chương trình định sẵn. Nhờ công nghệ vi mạch, người ta có khả năng chế tạo toàn bộ bộ xử lý trong một chíp (một mạch vi điện tử được đóng trong một vỏ duy nhất). Những bộ xử lý như vậy gọi là bộ vi xử lý (micro processor) viết tắt là µP.


1.2.4. Quá trình thực hiện lệnh


Để hiểu rõ quá trình này ta cần tìm hiểu thêm về lệnh máy. Mỗi lệnh máy là một yêu cầu ALU thực hiện một phép tính cơ sở (cộng, nhân, nhân logic, cộng logic, chọn lệnh cần thực hiện v. v). Các lệnh này phải chỉ ra đầy đủ các thông tin sau:

• Phép tính cần thực hiện. Trong lệnh máy nó cho bằng một số bit gọi là mã phép tính.

• Nơi đặt dữ liệu của lệnh. Thông tin này có thể là điạ chỉ trong BNT hoặc là mã thanh ghi.

• Các thông tin liên quan đến kết quả thực hiện chẳng hạn địa chỉ của nơi để kết quả của phép toán.



Mã lệnh

Các thành phần địa chỉ


Hình 1.14: Cấu trúc lệnh.
Như vậy một lệnh có cấu trúc như Hình 1.14. Một chương trình máy là một dãy các lệnh. Do chương trình cũng nằm trong bộ nhớ nên chính các lệnh cũng có địa chỉ, đó chính là địa chỉ byte đầu tiên của lệnh. Quá trình thực hiện một chương trình là một quá trình thực hiện liên tiếp từng lệnh. Để quản lý thứ tự thực hiện các lệnh, CU sử dụng một thanh ghi gọi là thanh đếm địa chỉ (Program Counter - PC) ghi địa chỉ của lệnh sẽ thực hiện tiếp theo. Giá trị khởi tạo của PC là địa chỉ lệnh đầu tiên chương trình. MTĐT được điều khiển bởi các lệnh của chương trình. Chu kỳ thực hiện một lệnh bao gồm các bước sau:

Đọc lệnh: Trong chu kì đọc lệnh, CU gửi nội dung PC vào bộ giải mã địa chỉ để đọc byte đầu tiên của lệnh lên một thanh ghi khác là thanh ghi lệnh. PC sẽ tăng lên một đơn vị để CU đọc byte tiếp theo. Độ dài các lệnh có thể khác nhau nhưng byte đầu tiên thường là nơi chứa mã lệnh.

Giải mã lệnh: CU căn cứ vào mã lệnh để đọc nốt các thông tin địa chỉ của lệnh và hoàn thành việc đọc lệnh, PC tiếp tục tăng theo số lượng byte đã đọc vào.

Đọc dữ liệu: Các địa chỉ dữ liệu được gửi vào bộ giải mã địa chỉ để đọc nội dung các đối tượng của lệnh gọi là các tóan hạng (operand) vào các thanh ghi dũ liệu.

Thực hiện lệnh: Phát tín hiệu điều khiển cho mạch chức năng của ALU thực hiện phép toán mà mã lệnh xác định. Sau đó quay lại chu kì đọc lệnh với nội dung mới của PC. Chú ý rằng nếu lệnh thực hiện là lệnh điều khiển thì giai đọan thực hiện này sẽ đặt địa chỉ lệnh sẽ thực hiện tiếp theo vào PC.
Như vậy để thực hiện một lệnh nói chung phải đọc/ghi bộ nhớ nhiều lần. Có hai phương pháp tổ chức điều khiển:
Phương pháp điều khiển cứng. Ứng với mỗi lệnh máy có một mạch địên thực hiện lệnh đã cho theo các tín hiệu điều khiển.

Phương pháp điều khiển vi chương trình. Mỗi lệnh được thực hiện thông qua các lệnh sơ cấp hơn gọi là các vi lệnh. Khi đó người ta chỉ phải thiết kế phần cứng ở mức vi lệnh. Ví dụ, phép đọc một byte trong bộ nhớ có thể lấy làm một vi lệnh. Như vậy, một phép tính có thể thực hiện bằng cách thi hành một dãy vi lệnh gọi là vi chương trình. Do đó, khi thay đổi lệnh chỉ cần thay đổi vi chương trình tương ứng mà không cần thay đổi cấu trúc vật lí của MTĐT. Các CPU ngày nay không thực hiện lệnh theo kiểu tuần tự như trên mà thường thực hiện song song nhiều quá trình. Thông tin nạp từ bộ nhớ có thể là cả một khối lên một khối thanh ghi. Một số CPU có cả cơ chế xử lý thông minh để dự đoán các khối chương trình hay dữ liệu sắp dùng đến để tải trước lên thanh ghi. Trong khi đang thực hiện lệnh thứ nhất thì một thành phần khác giải mã lệnh thứ hai và một thành phần khác tải lệnh thứ 3 lên thanh ghi. Cách thức xử lý này gọi là pipeline. Nhờ phương thức này mà nhiều bộ xử lý có thể thực hiện nhiều lệnh đồng thời.




Bài đọc thêm: Các thế hệ máy tính điện tử


Các thế hệ máy tính có thể phân biệt theo công nghệ và hiệu năng. Người ta đã nói tới 6 thế hệ máy tính nhưng trên thực tế một số thế hệ vẫn chỉ là những dự án trong phòng thí nghiệm. Thế hệ thứ nhất mở đầu với sự ra đời của chiếc MTĐT đầu tiên (ENIAC). Về mặt công nghệ, chúng được chế tạo bằng đèn điện tử. Vì vậy các máy tính điện tử thế hệ đầu rất cồng kềnh, tiêu thụ nhiều năng lượng, tốc độ chậm ( vài nghìn phép tính/giây) và khả



Hình 1.15: UNIVAC 1, một máy tính thế hệ 1
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   63


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương