Mục đích: Giới thiệu cấu trúc của bộ xử lý trung tâm: tổ chức, chức năng và nguyên lý hoạt động của các bộ phận bên trong bộ xử lý: đường đi của dữ liệu, bộ điều khiển tạo ra sự vận chuyển tín hiệu bên trong bộ xử lý nhằm thực hiện tập lệnh tương ứng với kiến trúc phần mềm đã đề ra . Mô tả diễn tiến thi hành một lệnh mã máy, đây là cơ sở để hiểu được các hoạt động xử lý lệnh trong các kỹ thuật ống dẫn, siêu ống dẫn, siêu vô hướng,...Một số kỹ thuật xử lý thông tin: ống dẫn, siêu ống dẫn, siêu vô hướng, máy tính có lệnh thật dài, máy tính véc-tơ, xử lý song song và kiến trúc IA-64
Yêu cầu: Sinh viên phải nắm vững cấu trúc của bộ xử lý trung tâm và diễn tiến thi hành một lệnh mã máy, vì đây là cơ sở để hiểu được các hoạt động xử lý lệnh trong các kỹ thuật xử lý thông tin trong máy tính.
Bộ xử lý được chia chủ yếu thành hai bộ phận: Phần điều khiển và phần đường đi của dữ liệu [data path] như được vẽ trong hình III.1.
Phần đường đi dữ liệu gồm có bộ phận làm tính và luận lý [ALU: Arithmetic and Logic Unit], các mạch dịch, các thanh ghi và các đường nối kết các bộ phận trên. Phần này chứa hầu hết các trạng thái của bộ xử lý. Ngoài các thanh ghi tổng quát, phần đường đi dữ liệu còn chứa thanh ghi đếm chương trình [PC: Program Counter], thanh ghi trạng thái [SR: Status Register], thanh ghi đệm TEMP [Temporary], các thanh ghi địa chỉ bộ nhớ [MAR: Memory Address Register], thanh ghi số liệu bộ nhớ [MBR: Memory Buffer Register], bộ đa hợp [MUX: Multiplexor], đây là điểm cuối của các kênh dữ liệu - CPU và bộ nhớ, với nhiệm vụ lập thời biểu truy cập bộ nhớ từ CPU và các kênh dữ liệu, hệ thống bus nguồn [S1, S2] và bus kết quả [Dest].
Nhiệm vụ chính của phần đường đi dữ liệu là đọc các toán hạng từ các thanh ghi tổng quát, thực hiện các phép tính trên toán hạng này trong bộ làm tính và luận lý ALU và lưu trữ kết quả trong các thanh ghi tổng quát. Ở ngã vào và ngã ra các thanh ghi tổng quát có các mạch chốt A, B, C. Thông thường, số lượng các thanh ghi tổng quát là 32.
Phần đường đi của dữ liệu chiếm phân nửa diện tích của bộ xử lý nhưng là phần dễ thiết kế và cài đặt trong bộ xử lý.
Hình III.1 : Tổ chức của một xử lý điển hình
[Các đường không liên tục là các đường điều khiển]
Bạn có tự tin về kiến thức máy tính lâu nay mình học và làm? Để kiểm tra lại kiến thức của bạn, bài viết dưới đây Quản trị mạng sẽ gửi đến bạn bộ câu hỏi vô cùng thú vị về chủ đề này. Hy vọng chúng sẽ giúp bạn tích lũy thêm nhiều kiến thức hữu ích.
Câu 1: Trong kiến trúc xử lý 4 bits. Thanh ghi MBR làm nhiệm vụ gì?
A: Đọc dữ liệu từ ô nhớ trong bộ nhớ.
B: Ghi dữ liệu ra bộ nhớ.
C: Đọc địa chỉ ô nhớ trong bộ nhớ.
D: Tín hiệu đọc dữ liệu từ một ô nhớ trong bộ nhớ.
Câu 2: Trong kiến trúc xử lý 4 bits. Thanh ghi MAR làm nhiệm vụ gì?
A: Đọc địa chỉ ô nhớ trong bộ nhớ
B: Ghi dữ liệu ra bộ nhớ.
C: Đọc dữ liệu từ ô nhớ trong bộ nhớ.
D: Tín hiệu đọc dữ liệu từ một ô nhớ trong bộ nhớ.
Câu 3: Các loại BUS được sử dụng trong kiến trúc vào/ ra của máy tính số là:
A: Cả 3 loại BUS: Dữ liệu, địa chỉ, điều khiển
B: BUS địa chỉ
C: BUS điều khiển
D: .BUS dữ liệu.
Câu 4: Loại BUS nào làm nhiệm vụ điều khiển các tín hiệu đọc/ ghi dữ liệu giữa chip vi xử lý và bộ nhớ:
A: BUS điều khiển.
B: BUS địa chỉ.
C: BUS dữ liệu
D: BUS địa chỉ và BUS điều khiển.
Câu 5: Loại BUS nào làm nhiệm vụ đọc/ ghi dữ liệu giữa chip vi xử lý và bộ nhớ:
A: BUS dữ liệu.
B: BUS địa chỉ.
C: BUS điều khiển.
D: BUS địa chỉ và BUS điều khiển.
Câu 6: Trong kiến trúc máy vi tính 4 bits. Khối nào làm thực hiện nhiệm vụ con trỏ lệnh.
A: Khối ID
B: Khối MBR
C: Khối MAR
D: Khối CU
Câu 7: Trong kiến trúc vi xử lý 16 bits. Cặp thanh ghi nào quản lý sự hoạt động của STACK
A: SS:SP
B: CS:IP.
C: BP:SP
D: DS:SI
Câu 8: Trong kiến trúc vi xử lý 16 bits. Thanh ghi SP làm nhiệm vụ gì?
A: Trỏ đến đỉnh STACK.
B: Trỏ đến đáy STACK.
C: Trỏ đến địa chỉ con trỏ lệnh.
D: Trỏ đến địa chỉ OFFSET của đoạn lệnh.
Câu 9: Trong kiến trúc vi xử lý 16 bits. Thanh ghi IP làm nhiệm vụ gì?
A: Trỏ đến địa chỉ OFFSET của đoạn lệnh.
B: Trỏ đến đáy STACK.
C: Trỏ đến địa chỉ con trỏ lệnh.
D: Trỏ đến đỉnh STACK.
Câu 10: Trong kiến trúc xử lý 16 bits. Cặp thanh ghi CS:IP thực hiện nhiệm vụ gì?
A: Trỏ đến địa chỉ SEGMENT của ô nhớ trong đoạn lệnh.
B: Trỏ đến địa chỉ OFFSET của đoạn lệnh.
C: Trỏ đến địa chỉ SEGMENT của ô nhớ trong đoạn dữ liệu.
D: Trỏ đến địa chỉ OFFSET của đoạn dữ liệu.
Đáp án:
1. A 2. A 3. A 4. C 5. A | 6. D 7. C 8. A 9. C 10. A |
Xem thêm:
- 4 cách đơn giản để kiểm tra cấu hình, thông tin phần cứng máy tính, laptop
- Dùng máy tính lâu năm, liệu bạn đã biết hết ý nghĩa của những phím này chưa?
- Cách giúp bạn tập gõ bàn phím máy tính bằng 10 ngón tay
- Vô hiệu hóa bàn phím Windows 10 bằng 5 cách đơn giản sau
Trong kiến trúc máy tính, một thanh ghi [registers] là một bộ nhớ dung lượng nhỏ và rất nhanh được sử dụng để tăng tốc độ xử lý của các chương trình máy tính bằng cách cung cấp các truy cập trực tiếp đến các giá trị cần dùng. Hầu hết, nhưng không phải tất cả, các máy tính hiện đại hoạt động theo nguyên lý chuyển dữ liệu từ bộ nhớ chính vào các thanh ghi, tính toán trên chúng, sau đó chuyển kết quả vào bộ nhớ chính.
Các thanh ghi xử lý là phần đầu tiên của phân cấp bộ nhớ, và cung cấp nhanh nhất vào hệ thống để xử lý dữ liệu. Thuật ngữ này thường được dùng để nói đến một tập các thanh ghi có thể được chỉ trực tiếp cho việc nhập hay xuất các câu lệnh, xem thêm ở tập lệnh. Chúng được gọi là "kiến trúc thanh ghi". Ví dụ,
Đưa các biến số thường dùng vào thanh ghi là một hoạt động then chốt làm tăng hiệu ứng của chương trình. Việc này có tên là register allocation và thường được thực hiện bởi một trình biên dịch trong giai đoạn phát sinh mã hoá.
Thanh ghi thường được đo bằng các bit nó có thể chứa, ví dụ, một thanh ghi "8-bit" hay thanh ghi "32-bit". Các thanh ghi hiện nay thường được xem như file thanh ghi - register file, nhưng chúng cũng được dùng riêng rẽ các flip-flop, tốc độ cao core memory, thin film memory, và các cách khác trong nhiều máy móc.
Có một số phân lớp các thanh ghi tùy theo nội dung:
- Thanh ghi khả hiện - Có hai loại. Thanh ghi dữ liệu và thanh ghi địa chỉ.
- Thanh ghi dữ liệu được dùng để lưu số nguyên [xem thanh ghi số thực dưới đây]. Trong một số bộ CPU hiện nay và trước đây, có một thanh ghi đặc biệt là thanh ghi tích lũy tích lũy, được dùng cho nhiều tính toán.
- Thanh ghi địa chỉ chứa địa chỉ bộ nhớ và được dùng để truy cập bộ nhớ. Trong một số CPU, có một thanh ghi địa chỉ đặc biệt thanh ghi chỉ mục, dù chúng thường được dùng để sửa đổi địa chỉ hơn là chứa địa chỉ.
- Thanh ghi điều kiện chứa giá trị thực thường dùng để quyết định hoật động thực thi lệnh
- Thanh ghi đa năng [GPRs] có thể chứa cả dữ liệu lẫn địa chỉ., là kết hợp giữa thanh ghi dữ liệu và thanh ghi địa chỉ
- Thanh ghi dấu phẩy động [FPRs] dùng để chứa các kiểu số
- Thanh ghi hằng số chứa các giá trị đọc được [Ví dụ: 0, 1, pi,...].
- Thanh ghi định hướng chứa dữ liệu cho việc xử lý định hướng đối tượng, thực hiện bởi lệnh SIMD [lệnh đơn, bội dữ kiện]
- Thanh ghi chuyên biệt chứa trạng thái chương trình; thường bao gồm con trỏ chỉ lệnh, con trỏ ngăn xếp, và thanh ghi trạng thái.
- Thanh ghi chỉ lệnh chứa lệnh tạm huỷ
- Thanh ghi chỉ mục dùng cho sửa đổi địa chỉ tác tử trong quá trình thực hiện 1 chương trình
- Trong một số cấu trúc, thanh ghi kiểu mẫu [còn được gọi là thanh ghi thiết bị riêng biệt] chứa dữ liệu và thiết lập liên quan đến bộ xử lý. Vì các thanh ghi này được thiết kế gắn liền với bộ xử lý đặc trưng nên chúng không thể giữ nguyên chuẩn qua các thế hệ của bộ xử lý.
- Thanh ghi điều khiển và trạng thái – Có ba loại: chương trình phản hồi, thanh ghi chỉ lệnh, chương trình trạng thái từ.
- Thanh ghi liên quan đến tìm nạp thông tin từ bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên [RAM], 1 tập hợp lưu giữ các thanh ghi được định vị trên các chip riêng biệt từ CPU [không giống đa số các loại trên, đây thông thường là những thanh ghi không có cấu trúc]:
- Thanh ghi bộ nhớ trung gian
- Thanh ghi bộ nhớ địa chỉ
- Thanh ghi bộ nhớ kiểu miền
Thanh ghi ổ cứng cũng tương tự nhưng ở ngoài CPU
Bảng dưới đây hiển thị số lượng thanh ghi của vài bộ vi xử lý chính hiện nay:
| Pentium 4 | 8 | 8 |
| Athlon MP | 8 | 8 |
| Opteron 240 | 16 | 16 |
| Itanium 2 | 128 | 128 |
| UltraSPARC IIIi | 32 | 32 |
| Power 3 | 32 | 32 |
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Thanh ghi. |
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Thanh_ghi&oldid=66925263”
Page 2
Bài viết này cần thêm chú thích nguồn gốc để kiểm chứng thông tin. [October 2009] Trong kiến trúc máy tính, 32-bit số nguyên, địa chỉ bộ nhớ, hoặc đơn vị dữ liệu khác là những thứ hầu hết đều có 32 bit [4 octets]. Ngoài ra, kiến trúc 32-bit CPU và ALU cũng dựa trên thanh ghi, địa chỉ bus, hoặc dữ liệu bus của kích thước đó. 32-bit là một thuật ngữ dành cho thế hệ máy vi tính trong đó 32-bit vi xử lý là tiêu chuẩn.
Ứng dụng
1
4
8
12
16
18
24
26
31
32
36
48
60
64
128
256
512
Floating point precision
16
32
64
Floating point decimal precision
×½
×1
×2
×4
32
64
128
Một thanh ghi 32-bit có thể lưu trữ 232 giá trị khác nhau. Phạm vi có dấu của giá trị số nguyên có thể lưu trữ trong 32 bit là từ -2,147,483,648 đến 2,147,483,647 [không dấu: 0 đến 4,294,967,295]. Do đó, vi xử lý với 32-bit địa chỉ nhớ có thể trực tiếp truy cập 4 GiB của bộ nhớ địa chỉ byte.
- HOW Stuff Works "How Bits and Bytes work"
- Ken Colburn on LockerGnome.com: 32-Bit Vs. 64-Bit Windows Lưu trữ 2016-03-30 tại Wayback Machine
Bài viết chủ đề máy tính này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn.
|
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=32-bit&oldid=64303807”