Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cpu
36
1 MODUL:CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CPU Người thực hiện:Nguyễn Duy Hảo
Transcript of Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cpu
1
MODUL:CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CPU
Người thực hiện:Nguyễn Duy Hảo
22
Mục Tiêu:Người học có khả năng
VỀ KIẾN THỨC: Trình bày bằng lời nói khái niệm CPU
Mô tả được các thành phần bên trong CPU.
Trình bày được phương thức giao tiếp giữa CPU với thiết bị ngoại vi.
Trình bày được mối liên hệ phần cứng và phẩn mềm
3
Mục Tiêu:Người học có khả năng
VỀ KĨ NĂNG VÀ THÁI ĐỘ: Hình thành kỹ năng làm việc nhóm
Hình thành ý thức ham học hỏi,tìm tòi nghiên cứu hoạt động CPU
Rèn luyện tính kiên nhẫn
Trau dồi khả năng phân tích ,tổng hợp hóa vấn đề,tư duy kĩ thuật vấn đề khoa học
4
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CẤU TRÚC:cách thức các thành
phần hệ thống liên hệ với nhau CHỨC NĂNG:hoạt động của mỗi
thành phần riêng lẻ với tư cách là một phần của cấu trúc
5
HÌNH ẢNH MÁY TÍNH
6
PHẦN A:TỔNG QUAN MÁY TÍNH Một hệ thống điện tử phức tạp Có tính phân cấp Mỗi cấp chứa tập hợp thành
phần con Các thành phần có mối quan hệ
chặt chẽ
7
CẤU TRÚC CỦA MÁY TÍNH Bốn thành phần chính: Đơn vị xử lý trung tâm (CPU –
Central Processing Unit) Bộ nhớ chính Các thành phần nhập xuất thành phần nối kết hệ thống
8
Trao đổithông tin(di chuyển dữ liệu)
Trao đổithông tin(di chuyển dữ liệu)
Liên kết CPU,RAM,thành phần xuất nhập
Liên kết CPU,RAM,thành phần xuất nhập
Lưu trữ chương trình và dữ liệu
Lưu trữ chương trình và dữ liệu
Điều khiển hoạt động của máy tính và xử
lý dữ liệu
Điều khiển hoạt động của máy tính và xử
lý dữ liệu
9
CÂU HỎI : Bộ phận nào điều khiển hoạt động
máy tính? Cấu tạo gồm những thành phần
nào? Hoạt động như thế nào?
10
CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH
Máy tínhMáy tính
Dữ liệu Vào(số ,
hình ảnh,văn bản,
âm thanh,...)
Dữ liệu Vào(số ,
hình ảnh,văn bản,
âm thanh,...)
Dữ liệu Ra
(số ,hình ảnh,văn bản,
âm thanh,...)
Dữ liệu Ra
(số ,hình ảnh,văn bản,
âm thanh,...)
11
CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH
Lưu trữ dữ liệu Lưu dữ liệu,thông tin(văn
bản,hình ảnh,âm thanh,....) Hình thức lưu dạng nhị phân
12
CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH
Trao đổi thông tin Di chuyển dữ liệu Nhập xuất dữ liệu Truyền dữ liệu Giữa máy tính với thiết bị Giữa máy tính với máy tính
13
CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH
Điều khiển Quản lý tài nguyên máy tính Điều phối vận hành các thành
phần
14
PHẦN B:CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CPU
MÔT SỐ KHÁI NIỆM:
Cấu tạo:kết hợp nhiều bộ phận thành một vật thể
Nguyên lý: quy luật được ứng dụng vào thực tế
15
MỘT SỐ CPU
16
1.KHÁI NIỆM CPU CPU(Central Processing Unit ) Đơn vị xử lí trung tâm Mạch xử lý dữ liệu được lập trình
sẵn Phần tử cốt lõi nhất của máy tính
17
2.NHIỆM VỤ CỦA CPU Thực hiện lệnh chương trình Nhận lệnh Giải mã lệnh Nhận dữ liệu Xử lý dữ liệu Ghi dữ liệu
18
3.CHỨC NĂNG CPU Điều khiển hoạt động của máy
tính Thực thi chương trình ghi trên đĩa
19
2.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CPU
ĐƠN VỊ GIAO TIẾP BUS:BIU (BUS Interface Unit)
chức năng gửi ra các địa chỉ
nhận các lệnh từ bộ nhớ
đọc số liệu vào từ các cổng, bộ nhớ
ghi dữ liệu
ĐƠN VỊ THỰC THI:EU (Execution Unit).
điều khiển cho BIU tìm đúng lệnh, dữ liệu
20
21
2.1.Ðơn vị thi hành (Executive Unit)
ĐƠN VỊ THỰC THIĐƠN VỊ THỰC THI
Bộ xử lý số học
và logic
Bộ xử lý số học
và logic
Bộ thanh ghi cờ
Bộ thanh ghi cờ
Bộ thanh ghi đa năng
Bộ thanh ghi đa năng
22
Bộ xử lý số học và logic ALU(Arithmetic Logic Unit) xử lý thông tin đã số hoá của máy
tính Thực hiện các phép tính cơ bản cộng, trừ (các số nhị phân) AND, OR, NOR, NOT ,đảo, quay,
dịch các bít ...
23
Bộ thanh ghi cờ một thanh ghi 16 bít Lưu các thông tin đặc biệt trạng
thái hiện thời CPU Lưu trạng thái kết quả của lệnh
24
Bộ thanh ghi đa năng AX:thực hiện phép toán số học,lệnh xuất
nhập cổng,xử lý chuỗi
BX:định địa chỉ cơ sở khi truy xuất các dữ liệu trong bộ nhớ
CX:định số lần lặp lại trong một lệnh
DX:để ghi kết quả của các phép toán nhân và chia, định địa cổng trong các phép xuất nhập
2525
26
2.2.ĐƠN VỊ GIAO TIẾP BIU(Bus Interface Unit) Gồm có: Hàng đợi lệnh (Instruction Queue) Các thanh ghi đoạn (Segment
Register) Con trỏ lệnh IP (Instruction
Pointer)
27
HÀNG ĐỢI LỆNH một thanh ghi FIFO (First - In -
First - Out) hàng đợi Chứa các lệnh tiếp theo tăng tốc độ của hệ thống kỹ thuật pipelining
28
CÁC THANH GHI ĐOẠN bốn thanh ghi CS, DS, ES, SS CS (Code Segment): chứa địa chỉ
đoạn mã lệnh. DS (Data Segment): chứa địa chỉ
đoạn dữ liệu. ES (Extra Segment): chứa địa chỉ
đoạn dữ liệu bổ sung. SS (Stack Segment): chứa địa chỉ
đoạn Stack.
29
CON TRỎ LỆNH IP địa chỉ offset lệnh kế tiếp (trong
đoạn xác định bởi thanh ghi CS).
thanh ghi IP tự động thay đổi chỉ địa chỉ offset lệnh sẽ được CPU thi hành kế tiếp.
30
3.Bus Bus địa chỉ (Address BUS) BUS dữ liệu (Data BUS) BUS điều khiển (Control BUS)
31
BUS ĐỊA CHỈ CPU xác định và nhận ra vị trí của
các thiết bị trong hệ thống. Các thiết bị này có thể là các ô
nhớ, các cổng giao tiếp...
32
BUS DỮ LIỆU chuyển dữ liệu và lệnh giữa bộ
VXL với các thiết bị vừa phải thu và phát thông tin BUS hai chiều (Bidirectional BUS) không thể thu phát đồng thời
cùng một lúc
33
BUS ĐIỀU KHIỂN tập hợp các đường dây điều khiển điều khiển các tác vụ của hệ
thống 4 đến 10 đường tín hiệu các tín hiệu điều khiển điển hình:
MEMR (MEMory Read), MEMW (MEMory Write), IOR (I/O Read) và IOW (I/O Write)
34
3.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CPU CPU hoạt động hoàn toàn phụ thuộc
vào các mã lệnh , mã lệnh là tín hiệu số dạng 0,1
CPU sẽ đọc và làm theo các chỉ lệnh một cách lần lượt
Trong quá trình đọc và thực hiện các chỉ lệnh, các bộ giải mã sẽ giải mã các chỉ lệnh này thành các tín hiệu điều khiển
35
HỎI VÀ ĐÁP
1.Máy tính là gì ?2.Trình bày cấu tạo và chức năng
CPU ?3.Trình bày chức năng của đơn vị thi
hành ? 4.Trình bày chức năng đơn vị giao
tiêp?5.Nêu mối liên hệ các thành phần
trong CPU?
36Chuong 2 : Tổ chức CPU 36
Sơ đồ khối
Control UnitControl Unit
ALUALU
Đơn vị giao tiếp – IO CardĐơn vị giao tiếp – IO Card
IO DeviceIO Device
RegistersRegisters
Main Memory
Có 2 tác vụ : Đọc /Ghi2 loại dữ liệu:1) Data : số liệu đầu vào, kết quả,dữ liệu trung gian2) Chương trình
Main Memory
Có 2 tác vụ : Đọc /Ghi2 loại dữ liệu:1) Data : số liệu đầu vào, kết quả,dữ liệu trung gian2) Chương trình
Phép toán: số học, luận lý, so
sánh, dịch, quay,xử lý bit
CPU
đọc, phân tích lệnh ,
ra lệnh cho các đơn vị chức
năng thực hiện
