1. MODUL:CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ
HOẠT ĐỘNG CỦA CPU
Người thực hiện:Nguyễn Duy Hảo
1
2. 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
2
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
3
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
4
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
6
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
7
8. Trao đổi Lưu trữ
thông tin chương
(di chuyển trình và
dữ liệu) dữ liệu
Điều khiển
hoạt động
Liên kết
của máy tính
CPU,
và xử lý dữ
RAM,
liệu thành
phần
xuất
nhập
8
9. CÂU HỎI :
Bộ phận nào điều khiển hoạt động
máy tính?
Cấu tạo gồm những thành phần nào?
Hoạt động như thế nào?
9
10. CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH
Dữ liệu Dữ liệu
Vào Ra
(số , (số ,
hình ảnh, Máy tính hình ảnh,
văn bản, văn bản,
âm thanh, âm thanh,
...) ...)
10
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
11
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
12
13. CHỨC NĂNG CỦA MÁY TÍNH
Điều khiển
Quản lý tài nguyên máy tính
Điều phối vận hành các thành phần
13
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
14
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
16
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
17
18. 3.CHỨC NĂNG CPU
Điều khiển hoạt động của máy tính
Thực thi chương trình ghi trên đĩa
18
19. 2.CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CPU
ĐƠN VỊ THỰC
ĐƠN VỊ GIAO TIẾP
THI:EU (Execution BUS:BIU (BUS Interface
Unit). Unit)
điều khiển cho BIU
chức năng gửi ra các
tìm đúng lệnh, dữ địa chỉ
liệu nhận các lệnh từ bộ
nhớ
đọc số liệu vào từ các
cổng, bộ nhớ
ghi dữ liệu
19
21. 2.1.Ðơn vị thi hành (Executive
Unit)
ĐƠN VỊ THỰC THI
Bộ xử lý Bộ
Bộ thanh
số học thanh ghi
ghi cờ
và logic đa năng
21
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 ...
22
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
23
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
24
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)
26
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
27
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.
28
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.
29
30. 3.Bus
Bus địa chỉ (Address BUS)
BUS dữ liệu (Data BUS)
BUS điều khiển (Control BUS)
30
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...
31
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
32
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)
33
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
34
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?
35
36. đọc, phân
Sơ đồ khối
tích lệnh ,
CPU
ra lệnh cho
các đơn vị Main Memory
chức năng Control Unit
Có 2 tác vụ : Đọc /Ghi
thực hiện
2 loại dữ liệu:
ALU 1) Data : số liệu đầu vào,
kết quả,
dữ liệu trung gian
2) Chương trình
Registers
Phép toán: số học, Đơn vị giao tiếp – IO Card
luận lý, so sánh,
dịch, quay,xử lý
bit IO Device
Chuong 2 : Tổ chức CPU 36
