Gi¸o tr×nh vi xö lý


1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ VI XỬ LÝ CỦA INTEL
Một hệ vi xử lý được gọi là một hệ thống trong đó bao gồ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý


1.2. CẤU TRÚC BỘ VI XỬ LÝ 8086
1.2.1. Sơ đồ khối

           E.U (execution unit)                   ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

           Khối phối ghép Bus (Bus Interface Unit - BIU)
           Khối thực hiện lệnh (Execution Un...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

                       Hình 1.2. So sánh pipeline và tuần tự
                     a) Xử lý bằng Pipel...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

    AX là thanh ghi được sử dụng nhiều nhất trong các lệnh số học, logic, và chuyển dữ
liệu bởi vì vi...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

Địa chỉ vật lý (20 bit) của một ô nhớ được xác định như sau:
      Điạ chỉ vật lý = Điạ chỉ đoạn *10 ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

      Đây là thanh ghi 16 bit, mỗi bit được sử dụng để thể hiện một trạng thái của bộ vi
xử lý tại mộ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

         Mã lệnh - Cơ bản trường này chứa mã lệnh dưới dạng mã gợi nhớ.
         Các toán hạng - Là c...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

      MOV ax,word1
      Trước lệnh Mov      Ax có nội dung       : 0002h
                          W...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

c) PUSH: PUSH Word On the Stack (Đẩy vào ngăn xếp)
   PUSH toánhạng
   Đẩy nội dung của toán hạng vào...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

   MUL gốc
   Tuỳ vào độ dài của toán hạng gốc mà xác định kết quả:
      -     gốc: 8 bit thì số bị ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

      -   cùng độ dài
      -   không phải đồng là 2 ô nhớ, 2 thanh ghi đoạn.
      thường dùng để lậ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý



c) ROL:Rotation Left- quay trái
   ROL đích,CL
   Dịch các bit sang bên trái. bit MSB được đưa vào ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý


                    Nhảy nếu không nhỏ hơn hay bằng
   Jge/jnl          Nhảy nếu lớn hơn hay bằng   ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

1.4.2.7. Nhóm lệnh điều khiển
a) CALL chương_trình_con
   Gọi một chương trình con có tên gọi: chương...
Gi¸o tr×nh vi xö lý




   Ví dụ:    MOV AX, BX ;Sao chép nội dung thanh ghi BX sang thanh ghi AX.
             MOV AL,CL ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý



           Mã lệnh       Toán hạng           Toán
                                             hạng...
Gi¸o tr×nh vi xö lý




  Ví dụ 1:    MOV CX, [BX]+10 ; Chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ
              MOV CX,...
Gi¸o tr×nh vi xö lý


       Mã lệnh          Thanh          Thanh            Giá trị cụ thể
                         ghi ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

                                              [BP] + [SI] + Disp                 SS
   • Các cặp than...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

010 DL       DX     010       (BP)+(SI)     (BP)+(SI)+d8            (BP)+(SI)+d16
011   BL     BX    ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

     Thanh ghi đoạn: 000 seg 110
     Ô nhớ hoặc thanh ghi: 11111111 mod 110 r/m
c/ Lệnh POP
     Toá...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

       XOR toán hạng trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 110 r/m
data
1.6.3. Một số ví dụ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

     Máy tính trước đây là các máy có kích thước tương đối lớn, được chế tạo từ các
đèn điện tử chân ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

     G =100 200 Thực hiện chương trình từ địa chỉ CS:100 đến CS:200
H - Hexadecimal - Thực hiện các p...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

1.7.2. Lập trình bằng DEBUG
     DEBUG là một trình gỡ rối có thể được sử dụng để lập trình các chươn...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

     Ví dụ: Viết một chương trình thực hiện nhập vào một chữ cái thường, sau đó đổi
nó sang thành chữ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý


                                                   Cần phải gõ lệnh DEBUG với
                      ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý


     CHƯƠNG 2: CÁC BỘ VI XỬ LÝ TIÊN TIẾN CỦA INTEL
2.1. BỘ VI XỬ LÝ 80286
Về cơ bản, bộ vi xử lý 802...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

        Phần hở                                    Phần kín
                                   Quyền
...
Gi¸o tr×nh vi xö lý



2.2.2. Các thanh ghi
a/ Các thanh ghi đa năng, thanh ghi cờ và con trỏ lệnh
Các thanh ghi của bộ vi...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

             FS
             GS
        15        0                         32bit                 20b...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

thống). LDTR chứa bộ chọn 16 bit trỏ đến bộ mô tả của LDT và TSS sẽ được
sao sang phần kín của các th...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

Gbyet vì 80386 có 32 dây địa chỉ. Tổ hợp của các địa chỉ cơ sở đoạn và offset
bên trong các đoạn đó t...
Gi¸o tr×nh vi xö lý




Đơn vị quản lí đoạn sẽ chuyển địa chỉ lôgic thành địa chỉ tuyến tính 32 bit. Nếu
đơn vị quản lí tr...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

Những kết luận này là tiền đề để một loại vi xử lí khác ra đời; nó hoạt động theo
phương pháp sử dụng...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

Bởi vì có đến 3 đơn vị xử lí cùng được tích hợp trong một chip (CPU, bộ đồng
xử lí toán, bộ điều khiể...
Gi¸o tr×nh vi xö lý


                                     BUS dữ liệu 32 bit
                                BUS địa chỉ ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

hình thành nên một bus dữ liệu 64 bit dùng cho việc truyền tải dữ liệu giữa CPU
tương ứng với i386 và...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

Sự khác biệt duy nhất giữa loại 486DX và 486SX chỉ là trong 486SX không có
bộ đồng xử lí toán.

2.4. ...
Gi¸o tr×nh vi xö lý




- Pentium có hai bộ nhớ cache 8 kbyte riêng biệt, một dành cho lệnh một dành
cho số liệu.
- Có hai...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

Mặc dù một số vi xử lí được xây dựng trên nguyên tắc CISC nhưng pentium đã
ứng dụng nhiều công nghệ m...
Gi¸o tr×nh vi xö lý

không phụ thuộc, hai lệnh sẽ được gửi tới hai đường ống theo đúng thứ tự. Quá
trình có thể dẫn giải n...
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)

7,845

Published on

Published in: Technology, Sports
7 Comments
7 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total Views
7,845
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
499
Comments
7
Likes
7
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Giao Trinh Vi Xu Ly (20 12 2008)

  1. 1. Gi¸o tr×nh vi xö lý 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ VI XỬ LÝ CỦA INTEL Một hệ vi xử lý được gọi là một hệ thống trong đó bao gồm: - Đơn vị nhập xuất: Được sử dụng để nhập và xuất số liệu, dữ liệu. - Đơn vị xử lý: Xử lý các dữ liệu nhập vào, sau đó xuất ra các thiết bị ra. - Bộ nhớ: Lưu trữ thông tin, dữ liệu trong quá trình xử lý Tất cả các thiết bị có các chức năng như vậy đều có thể được gọi là một hệ vi xử lý. Máy vi tính là một hệ thống vi xử lý. Một thành phần quan trọng trong hệ thống máy vi tính, đó là bộ vi xử lý. Trên thự tế, có rất nhiều hãng chế tạo bộ vi xử lý cho các máy vi tính như: IBM, Intel, Cyrix, AMD, Motorola.... Nhưng thông dụng nhất vẫn là bộ vi xử lý của Intel. Các bộ vi xử lý của Intel được phát triển qua các thời kỳ như sau: Năm 1971, Intel đưa ra bộ vi xử lý 4004 với 4 bit dữ liệu, 12 bit địa chỉ; 0,8MHz Năm 1972, bộ vi xử lý Intel 8080 ra đời với 8bit dữ liệu, 12 bit địa chỉ; tốc độ xử lý 0,8-5MHz Năm 1974, bộ vi xử lý Intel 8085 ra đời với 8bit dữ liệu, 16 bit địa chỉ; tốc độ xử lý 5MHz Năm 1978, bộ vi xử lý Intel 8086 ra đời với 16bit dữ liệu, 20 bit địa chỉ; tốc độ xử lý 10MHz Năm 1979, bộ vi xử lý Intel 8088 ra đời nhằm mục đích giảm giá bộ vi xử lý và tương thích với hệ thống 8086 cũ Năm 1982 bộ vi xử lý 80286 ra đời với 16bit dữ liệu, 20 bit địa chỉ, tốc độ xư lý là 20MHz có thể định địa chỉ ở chế độ bảo vệ và chế độ thực. Năm 1985-1988, bộ vi xử lý 80386 ra đời với 32 bit dữ liệu và 32 bit địa chỉ tốc độ xử lý 33-40MHz Năm 1989, bộ vi xử lý 80486 ra đời với 32 bit dữ liệu và 32 bit địa chỉ tốc độ xử lý 50-60MHz Năm 1993, bộ vi xử lý Pentium ra đời với 64 bit dữ liệu, tốc độ xử lý 100MHz Sau đó là các bộ vi xử lý Pentium Pro,Pentium II, Pentium III, Celeron, Pentium 4 Khoa CNTT Trang 1 KTMT
  2. 2. Gi¸o tr×nh vi xö lý 1.2. CẤU TRÚC BỘ VI XỬ LÝ 8086 1.2.1. Sơ đồ khối E.U (execution unit) B.I.U Bus địa chỉ (20 Bus Accumulatbit) ∑ dữ liệu Các thanh or (8 bit) Base ghi đa năng Count Bus A BXC D S B S D Data AXB CXDXSPBPSIDI Code Các trong Stack segment than của Data segment h ghi Các thanh pointer CPU ghi con Base Stack segment DSS E đoạn C D SSES CS 8 bit pointer Source I IP và dữ trỏ và chỉ Extra index con liệu số Destination segment Intruction pointer trỏ 20 index lệnh bit địa chỉ Bus dữ liệu ALU (16 bit) Logic Bus Các thanh ghi tạm điều ngo khiển thời ài Khối điều khiển ALU của EU Đệm lệnh (hàng đợi lệnh) (6 byte cho 8086) Thanh ghi cờ Hình 1.1: Sơ đồ cấu trúc bên trong bộ vi xử lý 8086/8088 1.2.2. Giải thích các thành phần trong sơ đồ Khoa CNTT Trang 2 KTMT
  3. 3. Gi¸o tr×nh vi xö lý Khối phối ghép Bus (Bus Interface Unit - BIU) Khối thực hiện lệnh (Execution Unit - EU) • Đơn vị EU Đơn vị EU của 8086 và 8088 là giống nhau nó bao gồm ALU, các thanh ghi cờ, thanh ghi đệm và các thanh ghi đa năng. Các kênh truyền dữ liệu bên trong EU đều là 16 bit. EU không nối trực tiếp với thế giới bên ngoài, nó lấy lệnh từ hàng đợi lệnh của BIU. Nếu lệnh cần truy xuất bộ nhớ hoặc cổng vào/ra (là nơi liên hệ với thiết bị ngoại vi ) thì EU yêu cầu BIU nhận hoặc gửi dữ liệu. Tất cả các địa chỉ mà BIU thao tác đều là 16 bit, khi gửi sang cho BIU sẽ sắp đặt lại để tạo thành địa chỉ vật lý 20 bit phát ra các chân ra địa chỉ của chip. • Đơn vị BIU Đơn vị BIU thực hiện tất cả các thao tác với Bus mà BIU yêu cầu, ngoài ra khi BIU đang thực hiện một lệnh, thì BIU có thể lấy lệnh từ bộ nhớ về đặt trong hàng đợi lệnh. Hàng đợi lệnh của 8086 dài 6 byte, của 8088 dài 4 byte. Việc lấy lệnh về của BIU và việc thực hiện lệnh của BIU thực hiện song song với nhau (trừ một số trường hợp ngoại lệ) làm cho hiệu năng của vi xử lý tăng lên. 1.2.3. Một số khái niệm cơ bản * Pipelining: Là một phương pháp xử lý lệnh trên một đường ống lệnh, có thể xử lý nhiều lệnh đồng thời trong cùng một khoảng thời gian. Trong khi lệnh này đang được xử lý thì lệnh tiếp sau nó đã được nhận vào... Chúng ta có thể so sánh phương pháp xử lý bằng pipeline và phương pháp xử lý dòng lệnh tuần tự như hai hình dưới đây: a) b) Khoa CNTT Trang 3 KTMT
  4. 4. Gi¸o tr×nh vi xö lý Hình 1.2. So sánh pipeline và tuần tự a) Xử lý bằng Pipeline b) Xử lý tuần tự * CISC, RISC và VLIW CISC – Complex Instruction Set Computer (Máy tính với tập lệnh đầy đủ) RISC – Reduced Instruction Set Computer (Máy tính với tập lệnh rút gọn) VLIW – Very Long Instruction Word (Máy tính với từ lệnh cực dài) Về cơ bản, công nghệ hiện nay vẫn dựa trên cơ sở bộ vi xử lý CISC và RISC. Chúng ta có thể so sánh sơ bộ về hai công nghệ này: RISC CISC C Cấu thành từ một vài lệnh l Đầy đủ với độ phân cấp đơn Đ Các lệnh được thực thi đ Các lệnh được thực thi bằng bằng các vi chương trình phần cứng b Kích thước và thời gian p Kích thước của một lệnh và thực hiện của các lệnh thời gian thực thi của mỗi khác nhau. lệnh gần như nhau 1.3. TẬP THANH GHI CỦA BỘ VI XỬ LÝ 8086 1.3.1. Các thanh ghi dữ liệu Mặc dù bộ vi xử lý có thể thao tác với dữ liệu bộ nhớ nhưng một lệnh như vậy sẽ được thực hiện nhanh hơn (cần ít chu kỳ đồng hồ hơn), nếu dữ liệu được lưu trong các thanh ghi. Đó cũng là nguyên nhân tại sao ngày nay các bộ vi xử lý được sản xuất với xu hướng có nhiều thanh ghi hơn. Với các thanh ghi dữ liệu các byte thấp và byte cao có thể được truy nhập một cách riêng biệt, sử dụng từng 8 bit một cách rieng rẽ. Byte cao của thanh ghi AX được gọi là AH và các byte thấp được gọi là AL. Tương tự cho các thanh ghi BX, CX, DX có BH, BL, CH, CL, DH, DL. Chức năng chuyên biệt của từng thanh ghi dữ liệu: 1. Thanh ghi AX (thanh ghi chứa- Accumulator register) Khoa CNTT Trang 4 KTMT
  5. 5. Gi¸o tr×nh vi xö lý AX là thanh ghi được sử dụng nhiều nhất trong các lệnh số học, logic, và chuyển dữ liệu bởi vì việc sử dụng chúng tạo ra mã máy ngắn nhất. Trong các phép toán nhân chia một trong các số hạng tham gia phải được chứa trong thanh ghi AX (nếu là 16 bit) và AL (nếu là 8 bit). Các thao tác vào ra cũng sử dụng thanh ghi AX hoặc AL. 2. Thanh ghi BX (thanh ghi cơ sở- Base register) Thanh ghi này ngoài việc thao tác dữ liệu nó thường chứa địa chỉ cơ sở của một bảng dùng cho lệnh XLAT.(dịch AL thành 1 giá trị trong bảng BX) 3. Thanh ghi CX (thanh ghi đếm- Count register) Việc xây dựng một chương trình lặp được thực hiện dễ dàng bằng cách sử dụng thanh ghi CX, trong đó CX đóng vai trò bộ đếm số vòng lặp (REP, LOOP). CL được dùng làm bộ đếm trong các lệnh dịch và quay bit. 4. Thanh ghi DX (thanh ghi dữ liệu - Data register) DX và AX cùng được sử dụng trong các thao tác của phép nhân hoặc chia các số 16 bit. DX còn được sử dụng để chứa địa chỉ của các cổng trong các lệnh vào ra dữ liệu trực tiếp (In/Out). 1.3.2. Các thanh ghi đoạn: CS, DS, ES, SS Khối BIU đưa ra trên Bus địa chỉ 20 bit địa chỉ, như vậy 8088 có khả năng phân biệt được 220= 1. 048. 576 = 1 Mbyte ô nhớ. Nói cách khác không gian địa chỉ của 8088 là 1 Mbyte. Trong không gian 1 Mbyte bộ nhớ này cần chia thành nhiều đoạn khác nhau: Đoạn chứa chương trình Đoạn chứa dữ liệu và kết quả trung gian của chương trình Tạo ra vùng nhớ đặc biệt gọi là ngăn xếp Trong thực tế bộ vi xử lý 8088 có các thanh ghi 16 bit liên quan đến địa chỉ đầu của các đoạn trên và chúng được gọi là các thanh ghi đoạn (Segment Registers): CS, DS, SS, ES. Các thanh ghi đoạn này chỉ ra địa chỉ đàu của 4 đoạn trong bộ nhớ dung lượng lớn nhất của 4 đoạn này là 64 Kbyte. Các đoạn có thể nằm cách nhau hoặc trùm lên nhau Nội dung của thanh ghi sẽ xác định địa chỉ của ô nhớ đầu tiên của đoạn, địa chỉ này gọi là địa chỉ cơ sở. Địa chỉ của các ô nhớ khác trong cùng đoạn được tính bằng cách cộng thêm vào địa chỉ cơ sở một giá trị gọi là địa chỉ lệch hay độ lệch (offset) Khoa CNTT Trang 5 KTMT
  6. 6. Gi¸o tr×nh vi xö lý Địa chỉ vật lý (20 bit) của một ô nhớ được xác định như sau: Điạ chỉ vật lý = Điạ chỉ đoạn *10 h+ thanh ghi lệch (hay offset) và điạ chỉ logic trong máy tính luôn được biểu diễn dưới dạng: Segment:Offset Tại mọi thời điểm thì chỉ những ô nhớ được định địa chỉ bởi 4 đoạn trên mới được truy cập. 1.3.3. Các thanh ghi con trỏ và chỉ số: SI, DI, SP, BP Trong 8088 có 3 thanh ghi con trỏ và 2 thanh ghi chỉ số 16 bit. Các thanh ghi này (trừ IP), đều có thể được dùng như các thanh ghi đa năng, nhưng ứng dụng chính của mỗi thanh ghi là chúng được gầm định như là thanh ghi lệch cho các đoạn tương ứng. Cụ thể như sau: 1. Thanh ghi BP: (con trỏ cơ sở - Base Pointer) BP luôn trỏ vào một dữ liệu nằm trong đoạn ngăn xếp SS. Địa chỉ cụ thể SS:BP được xác định như trên. 2. Thanh ghi SP(con trỏ ngăn xếp - Stack Pointer) Được sử dụng kết hợp với SS để truy nhập vào đoạn ngăn xếp. SP luôn trỏ vào đỉnh hiện thời của ngăn xếp trong đoạn ngăn xếp SS. Địa chỉ cụ thể SS:SP 3. Thanh ghi SI(chỉ số nguồn - Source Index). SI chỉ vào dữ liệu trong đoạn dữ liệu DS mà địa chỉ cụ thể tương ứng với DS:SI. Bằng cách tăng nội dung của SI chúng ta có thể truy nhập dễ dàng đến các ô nhớ liên tiếp. 4. Thanh ghi DI (chỉ số đích - Destination Index). SI chỉ vào dữ liệu trong đoạn dữ liệu DS mà địa chỉ cụ thể tương ứng với DS:DI. Có một số lệnh gọi là các thao tác chuỗi sử dụng DI để truy nhập đến các ô nhớ được định địa chỉ bởi ES. 1.3.4. Thanh ghi con trỏ lệnh: IP Các thanh ghi bộ nhớ chúng ta vừa trình bày dùng để truy cập dữ liệu, để truy nhập đến các lệnh, 8088 sử dụng các thanh ghi CS và IP. Thanh ghi CS chứa điạ chỉ của lệnh tiếp theo còn IP chứa địa chỉ offset của lệnh đó. Thanh ghi IP được cập nhập mỗi khi có một lệnh được thực hiện. 1.3.5. Thanh ghi cờ Khoa CNTT Trang 6 KTMT
  7. 7. Gi¸o tr×nh vi xö lý Đây là thanh ghi 16 bit, mỗi bit được sử dụng để thể hiện một trạng thái của bộ vi xử lý tại một thời điểm nhất định trong quá trình thực hiện chương trình. Mới chỉ có 9 bit được sử dụng và người ta gọi mỗi bit là một cờ. x x x x OF DF IF TF SF ZF X AF x PF x CF * Các cờ trạng thái CF (Carry Flag): được thiết lập khi phép toán thực hiện có nhớ hoặc có vay mượn PF(Parity Flag): được thiết lập khi kết quả của phép toán có tổng số bit có giá trị 1 là một số chẵn (ở phần thấp của kết quả). AF (Auxiliary Flag): được thiết lập khi có nhớ từ "bit có trọng số lớn nhất ở phần thấp" sang "bit có trọng số thấp nhất ở phần cao". ZF (Zero Flag): Được thiết lập khi tất cả các bit của kết quả có giá trị 0. SF ( Sign Flag): được thiết lập khi bit MSB của kết quả có giá trị 1. OF (Overflow Flag): được thiết lập khi kết quả nằm ngoài giới hạn cho phép. *Các cờ điều khiển TF (Trace Flag): Nếu bit này có giá trị 1 thì bộ vi xử lý cho phép thực hiện từng bước chương trình IF (Interrupt Flag): Nếu bit này có giá trị 1 thì bộ vi xử lý cho phép các ngắt cứng có thể thực hiện. DF (Direction Flag): Nếu bit này có giá trị 1 thì bộ vi xử lý cho phép duyệt chuỗi từ phải sang trái hoặc từ địa chỉ cao đến địa chỉ thấp. 1.4. TẬP LỆNH CỦA BỘ VI XỬ LÝ 1.4.1. Sơ lược về tập lệnh của bộ vi xử lý Tập lệnh của bộ vi xử lý là thành phần cơ bản nhất để máy tính có thể thực hiện các yêu cầu của người sử dụng. Tất cả các thao tác, các chương trình do người dùng lập ra đều được bộ vi xử lý thực hiện bằng việc ánh xạ chúng dưới dạng mã máy, mã lệnh riêng của bộ vi xử lý. Thông thường, với các lập trình viên, các lệnh của bộ vi xử lý được hiểu dưới góc độ là các lệnh gợi nhớ (Mnemonic). Với mã lệnh gợi nhớ thì một lệnh của bộ vi xử lý bao gồm các thành phần sau: [Mã lệnh] [Các toán hạng] Trong đó: Khoa CNTT Trang 7 KTMT
  8. 8. Gi¸o tr×nh vi xö lý Mã lệnh - Cơ bản trường này chứa mã lệnh dưới dạng mã gợi nhớ. Các toán hạng - Là các thành phần mà các lệnh sử dụng để thực hiện lệnh. Nếu là các lệnh thật thì đây chính là các toán hạng của lệnh. Với bộ vi xử lý 8086/8088, các toán hạng này có thể là 0,1 hoặc 2. Ví dụ: ADD AL,[BX] ADD là lệnh thực hiện phép cộng; AL và [BX] là hai toán hạng với qui định nếu tên thanh ghi hoặc một giá trị hằng nằm trong dấu [] thì đó là địa chỉ OFFSET của ô nhớ chứa dữ liệu cần thao tác. 1.4.2. Tập lệnh của CPU Trong tập lệnh của vi xử lý 8086 có rất nhiều lệnh, mỗi lệnh thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó. Song, trong giới hạn nhất định, chúng ta có thể nghiên cứu một vài lệnh cơ bản. Để dễ hiểu, chúng ta có thể chia chúng các nhóm lệnh sau: 1. Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu 2. Nhóm lệnh số học 3. Nhóm lệnh logic 4. Nhóm lệnh dịch chuyển và quay 5. Nhóm lệnh rẽ nhánh 6. Nhóm lệnh vào ra cổng 7. Nhóm lệnh điều khiển. 1.4.2.1 Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu Trong nhóm này ta quan tâm một số lệnh cơ bản sau: MOV, MOVSB, MOVSW XCHG, PUSH, POP a) Lệnh MOV: Move a Word or Byte (chuyển 1 từ hay 1 byte) MOV đích, nguồn Di chuyển nội dung của toán hạng nguồn vào toán hạng đích. Hai toán hạng phải có cùng độ lớn và không được đồng thời là 2 thanh ghi đoạn hoặc hai ô nhớ. Toán hạng đích phải là thanh ghi hay ô nhớ. Giá trị của toán hạng nguồn không bị thay đổi, sau khi thực hiện lệnh. Ví dụ: Khoa CNTT Trang 8 KTMT
  9. 9. Gi¸o tr×nh vi xö lý MOV ax,word1 Trước lệnh Mov Ax có nội dung : 0002h Word1 : 0008h Sau lệnh Mov Ax có nội dung : 0008h Word1 : 0008h Một số chú ý: - Toán hạng đích không thể là một hằng số - Không thể chuyển trực tiếp một giá trị byte vào một toán hạng đích là một từ và ngược lại. Nếu cần, có thể sử dụng các toán tử PTR BYTE hoặc PTR WORD - Không thể chuyển trực tiếp một hằng số vào một thanh ghi đoạn. Trong trường hợp cần thiết, có thể chuyển tạm thời qua một thanh ghi khác Ví dụ: Muốn chuyển giá trị 100 vào thanh ghi DS, ta có thể sử dụng hai lệnh sau MOV AX,100 MOV DS,AX MOVSB/MOVSW chuỗi đích, chuỗi nguồn là hai lệnh dùng để chuyển các phần tử của một chuỗi nguồn sang một chuỗi đích. MOVSB: MOVe String Byte MOVSW: MOVe String Word b) XCHG: eXCHanGe 2 operands ( tráo đổi nội dung của hai toán hạng) XCHG đích, nguồn Tráo đổi nội dung của toán hạng đích và toán hạng nguồn cho nhau. Ví dụ: XCHG AX,BX Trước lệnh XCHG AX có nội dung : 153Eh BX : 28FCh Sau lệnh Mov AX có nội dung : 28FCh BX : 153Eh Một số chú ý: - Cả hai toán hạng không thể là hằng số - Không thể tráo đổi hai toán hạng khác kiểu. Nếu cần, có thể sử dụng các toán tử PTR BYTE hoặc PTR WORD. - Không được phép là 2 thanh ghi đoạn - Không được phép là hai ô nhớ. Khoa CNTT Trang 9 KTMT
  10. 10. Gi¸o tr×nh vi xö lý c) PUSH: PUSH Word On the Stack (Đẩy vào ngăn xếp) PUSH toánhạng Đẩy nội dung của toán hạng vào ngăn xếp, nội dung của toán hạng không bị thay đổi. (copy nội dung) Toán hạng nhất thiết phải là thanh ghi (đối với 8086/8088) Ví dụ: PUSH AX Đẩy nội dung của thanh ghi AX vào ngăn xếp d) POP: POP Word from Top of Stack (lấy ra từ đỉnh ngăn xếp). POP đích Toán hạng nhất thiết phải là thanh ghi (đối với 8086/8088), trừ thanh ghi CS 1.4.2.2. Nhóm lệnh số học Trong nhóm này ta quam tâm đến các lệnh cơ bản sau: ADD, ADC, INC, SUB, SBB, DEC MUL(IMUL), DIV(IDIV) a) ADD:Addition (cộng hai toán hạng) ADD đích, nguồn Cộng toán hạng đích với toán hạng nguồn. Kết quả được chứa trong toán hạng đích đích=đích+nguồn Điều kiện: hai toán hạng phải cùng độ dài, không được là hai thanh ghi đoạn ADD ax,word1 Ax= ax+word1 b) SUB: Subtraction (trừ) Sub đích,nguồn Trừ nội dung của toán hạng đích cho toán hạng nguồn, kết quả chứa trong toán hạng đích. Ví dụ: MOV BX, F0h SUB BX,50h BX=F0h-50h=A0h c) MUL: Multiplexing - Multiply Unsigned Byte or Word (nhân số không dấu) Nhân toán hạng với nội dung chứa trong thanh ghi AX. Tức là nhân hai toán hạng với nhau nhưng 1 toán hạng phải được chứa trong AX. Hoặc là trong DX và AX Khoa CNTT Trang 10 KTMT
  11. 11. Gi¸o tr×nh vi xö lý MUL gốc Tuỳ vào độ dài của toán hạng gốc mà xác định kết quả: - gốc: 8 bit thì số bị nhân trong AL -> kết quả trong AX - gốc: 16 bit thì số bị nhân trong AX -> kết quả trong DX:AX Ví dụ: MOV AL,10h MOV BL,5h MUL BL Vì toán hạng nguồn là thanh ghi BL, nên kết quả sẽ được lấy ra trong AX. AX=50h Trong trường hợp muốn nhân số có dấu, ta có thể sử dụng lệnh IMUL có dạng lệnh như lệnh MUL. d) DIV: Unsigned Divide (chia hai số không dấu) DIV nguồn - nguồn là số 8 bit: AX/nguồn số bị chia phải là số không dấu 16 bit trong AX sau khi chia AL chứa thương còn AH chứa số dư. - nguồn là số 16 bit: DX:AX/nguồn số bị chia phải là số không dấu và đặt trong cặp DX:AX sau khi chia; AX chứa thương còn DX chứa số dư. nguồn =0 (chia cho 0) hoặc kết quả lớn hơn FFH, FFFFh thì gọi ngắt INT 0 Trong trường hợp muốn chia số có dấu, ta có thể sử dụng lệnh IDIV có dạng lệnh như lệnh DIV. 1.4.2.3. Nhóm lệnh logic Trong nhóm này ta quan tâm đến các lệnh sau: AND, OR, XOR, NOT a) AND: và hai toán hạng AND đích,nguồn Đích, nguồn phải có điều kiện: - cùng độ dài - không phải đồng là 2 ô nhớ, 2 thanh ghi đoạn. thường dùng để che đi hay giữ lại một vài bit nào đó của toán hạng đích ví dụ: AND AX,0Fh b) OR : hoặc hai toán hạng OR đích,nguồn Đích, nguồn phải có điều kiện: Khoa CNTT Trang 11 KTMT
  12. 12. Gi¸o tr×nh vi xö lý - cùng độ dài - không phải đồng là 2 ô nhớ, 2 thanh ghi đoạn. thường dùng để lập một vai bit nào đó của toán hạng đích= cách cộng logic toán hạng đó với toán hạng tức thời mà các bit 1 có vị trí tương ứng với bit cần lập. Ví dụ: OR AL,BL OR AL,0Fh c) NOT: lấy phủ định - đảo bit NOT toánhạng Dùng để đảo bit của một toán hạng (lấy bù 1) d) XOR: hoặc loại trừ toán hạng Dùng để xoá về 0 một thanh ghi nào đó Ví dụ: XOR AX,AX ; Xoá thanh ghi AX về 0 1.4.2.4 Nhóm lệnh dịch chuyển và quay Các lệnh cần quan tâm: SHL, SHR, ROL, ROR a) SHL: Shift Left - dịch trái SHL đích,1 SHL đích,CL Dịch các bit của toán hạng đích sang trái một vị trí hoặc CL vị trí. Một giá trị 0 được đưa vào bên phải của toán hạng đích, còn bit MSB được đưa vào CF. 0 CF LỆNH SHL Thực hiện phép nhân bằng cách dịch trái. b) SHR: Shift Right ; Dịch phải SHR đích,CL Dịch các bit của toán hạng đích sang phải 1 hoặc CL vị trí. Giá trị 0 được đưa vào bit MSB còn gía trị của bit LSB được chuyển vào cờ CF. 0 Dùng lệnh dịch phải thực hiện phép chia. 15 0 CF LỆNH SHR Khoa CNTT Trang 12 KTMT
  13. 13. Gi¸o tr×nh vi xö lý c) ROL:Rotation Left- quay trái ROL đích,CL Dịch các bit sang bên trái. bit MSB được đưa vào LSB và cờ CF. muốn quay nhiều lần thì chứa trong CL MSB MSB CF LỆNH ROL d) ROR:Rotation Right- quay phải ROR đích,CL Dịch các bit sang bên phải. Bit LSB được đưa vào MSB và cờ CF. muốn quay nhiều lần thì chứa trong CL LSB LSB 15 0 CF LỆNH ROR * Các lệnh quay qua cờ nhớ: RCL, RCR. * Các ví dụ đưa ra và yêu cầu tìm giá trị của đích và CF sau CL lần dịch, quay. 1.4.2.5. Nhóm lệnh điều khiển rẽ nhánh a) Nhảy có đìêu kiện Jxxx nhãn_đích Nếu điều kiện nhảy được thoả thì sẽ nhảy đến nhãn_đích và thi lệnh này. nhãn có thể trước hoặc sau. Trước không quá 126 byte, sau không quá 127 byte. Bảng các lệnh nhảy Nhảy có dấu Kí hiệu Chức năng Điều kiện nhảy Jg/jnle Nhảy nếu lớn hơn Zf=0, sf=of Khoa CNTT Trang 13 KTMT
  14. 14. Gi¸o tr×nh vi xö lý Nhảy nếu không nhỏ hơn hay bằng Jge/jnl Nhảy nếu lớn hơn hay bằng Sf=0f Nhảy nếu không nhỏ hơn Jl/jnge Nhảy nếu nhỏ hơn Sf<>of Nhảy nếu không lớn hơn hay bằng Jle/jng Nhảy nêu nhỏ hơn hay bằng Zf=1 hay sf=of Nhảy nếu không lớn hơn Nhảy không dấu Ja/jnbe Nhảy nếu lớn hơn Cf=0 và zf=0 Nhảy nếu không nhỏ hơn hay bằng Jae/jnb Nhảy nếu lớn hơn hay bằng Cf=0 Nhảy nếu không nhỏ hơn Jb/jnae Nhảy nếu nhỏ hơn Cf=1 Nhảy nếu không lớn hơn hay bằng Nhảy điều kiện đơn Je/jz Nhảy nếu bằng Zf=1 Nhảy nếu bằng 0 Jne/jnz Nhảy nếu không bằng Zf=0 Nhảy nếu không bằng 0 b) Nhảy không điều kiện JMP nhãn_đích Nhãn đích nằm trong cùng đoạn với JMP, vượt xa 126 byte đối với các lệnh nhảy có điều kiện. 1.4.2.6. Nhóm lệnh vào ra cổng a) IN: nhập vào từ cổng 1 byte hay 1 word IN thanhchứa, cổng Nếu thanh chứa là AL thì dữ liệu 8 bit được đưa vào có giá trị là điạ chỉ cổng Nếu thanh chứa là AX thì dữ liệu 16 được đưa vào từ cổng có giá trị là điạ chỉ cổng +1 Điạ chỉ cổng trong khoảng 00h - FFh b) OUT:xuất ra cổng 1 byte hay 1 word OUT điạchỉcổng,Acc Khoa CNTT Trang 14 KTMT
  15. 15. Gi¸o tr×nh vi xö lý 1.4.2.7. Nhóm lệnh điều khiển a) CALL chương_trình_con Gọi một chương trình con có tên gọi: chương_trình_con b) INT số_hiệu_ngắt Lệnh gọi ngắt với số_hiệu_ngắt c) HLT Lệnh treo máy dừng chương trình d) NOP: No Operation không thực hiện lệnh nào cả. 1.5. CHẾ ĐỘ ĐỊA CHỈ CỦA BỘ VI XỬ LÝ 8086 1.5.1. Tổng quan Các chế độ địa chỉ chính là phương pháp để xác định toán hạng hoặc kiểu toán hạng trong các câu lệnh. Bộ vi xử lý 8086/8088 có tổng số trên 20 chế độ địa chỉ cho các thành phần khác nhau như mã lệnh, dữ liệu, ngăn xếp. Nhưng trên thực tế, việc lập trình, phân tích lệnh, người ta chỉ qua tâm đến việc dữ liệu của lệnh được xử lý ra sao. Vì vậy, chúng ta cũng chỉ nghiên cứu về các chế độ địa chỉ dữ liệu của lệnh. Trong bộ vi xử lý 8086 qui định có 7 chế độ địa chỉ cho toán hạng của lệnh. Cụ thể bao gồm các chế độ sau: - Chế độ địa chỉ thanh ghi - Chế độ địa chỉ tức thì - Chế độ địa chỉ trực tiếp - Chế độ địa chỉ gián tiếp thanh ghi - Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở - Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số - Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số cơ sở 1.5.2. Các chế độ địa chỉ dữ liệu 1.5.2.1 Chế độ địa chỉ thanh ghi Trong chế độ này việc trao đổi thông tin diễn ra trực tiếp giữa các thanh ghi. Toán tử chỉ hoàn toàn là các thanh ghi. Loại địa chỉ thanh ghi không cần truy nhập bộ nhớ nên rất nhanh. Tập Mã lệnh Tên các Toán hạng các thanh ghi than h Khoa CNTT Trang 15 KTMT
  16. 16. Gi¸o tr×nh vi xö lý Ví dụ: MOV AX, BX ;Sao chép nội dung thanh ghi BX sang thanh ghi AX. MOV AL,CL ; Sao chép nội dung thang ghi CL sang thanh ghi AL. ADD AL, CL ; Cộng nội dung thanh ghi Clvới thanh ghi AL. 1.5.2.2 Chế độ địa chỉ tức thì Trong chế độ này toán hạng đích là một thanh ghi hoặc ô nhớ, còn toán hạng nguồn là một hằng số. Ta có thể dùng chế độ này để nạp dữ liệu vào bất kỳ thanh ghi nào, trừ thanh ghi đoạn và thanh ghi cờ. Mã lệnh Tên các Hằng thanh ghi số Ví dụ: MOV CL, 5Fh; chuyển 5Fh vào thanh ghi CL. MOV AX, 0FF0h; Chuyển 0FF0h vào trong thanh ghi AX MOV DS, AX; Chuyển nội dung thanh ghi AX vào DS. MOV [BX], 10; Chuyển 10 vào ô nhớ tại địa chỉ DS:BXX 1.5.2.3 Chế độ địa chỉ trực tiếp. Trong chế độ này, một toán hạng chứa địa chỉ lệch của ô nhớ dùng chứa dữ liệu, còn toán hạng kia chỉ có thể là thanh ghi. Khoa CNTT Trang 16 KTMT
  17. 17. Gi¸o tr×nh vi xö lý Mã lệnh Toán hạng Toán hạng Bộ nhớ Ví dụ: MOV Al, [1053] ; Chuyển nội dung ô nhớ địa chỉ DS:1053h vào AL MOV [5307h], CX ; Chuyển nội dung CX vào 2 ô nhớ liên tiếp có địa ; chỉ DS:5307h và DS:5308h ADD [5307h], AL ; Cộng nội dung AL vào ô nhớ có địa chỉ DS:5307h 1.5.2.4 Chế độ địa chỉ gián tiếp thanh ghi Trong chế độ này, một toán hạng là một thanh ghi được sử dụng để chứa địa chỉ lệch (Offset) của ô nhớ chứa dữ liệu, còn toán hạng kia chỉ có thể là thanh ghi mà không được là ô nhớ. Tập Mã lệnh [Thanh ghi] các Bộ thanh nhớ ghi Ví dụ: MOV AL, [BX] ; Chuyển nội dung ô nhớ có đ/c DS:BX vào AL MOV [SI], CL ; Chuyển nội dung CL vào ô nhớ có đ/c DS:SI MOV [DI], AX ; Chuyển nội dung AX vào 2 ô nhớ liên tiếp có ; địa chỉ DS:DI và DS:DI+1 1.5.2.5 Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở (Base Relative Addressing) Trong chế độ này, các thanh ghi cơ sở BX và BP là các hằng số biểu diễn các giá trị dịch chuyển (Displacement Values), kết hợp với DS và SS để tính địa chỉ hiệu dụng của toán hạng các vùng nhớ. Sự có mặt của các giá trị dịch chuyển xác định tính tương đối (so với cơ sở) của địa chỉ. Mã lệnh Địa chỉ Giá trị cụ thể thanh ghi Tập các Bộ thanh nhớ ghi Khoa CNTT Trang 17 KTMT
  18. 18. Gi¸o tr×nh vi xö lý Ví dụ 1: MOV CX, [BX]+10 ; Chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ MOV CX, [BX+10] ; DS:(BX+10) và DS:(BX+11) vào CX MOV CX,10[BX] ; MOV CL, [BP]+5 ; Chuyển nội dung ô nhớ SS:(BP+5) vào AL Chú ý: Trong các ví dụ trên, các giá trị 10 và3 được gọi là các giá trị dịch chuyển - (BX+10) hoặc (BP+5) gọi là địac chỉ hiệu dụng (Effective Address – EA) - DS:(BX+10) hoặc SS:(BP+5) chính là địa chỉ logic tương ứng với 1 PA 1.5.2.6 Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số (Indexed Relative Addressing) Trong chế độ này, các thanh ghi chỉ số DI và SI và các hằng số biểu diễn giá trị dịch chuyển, được dùng để tính địa chỉ của toán hạng trong vùng nhớ DS. Mã lệnh Địa chỉ Giá trị cụ thể thanh ghi Tập các thanh ghi Bộ nhớ DI, SI Ví dụ: MOV AX,[SI]+10 ; Chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ ; DS:(SI+10) và DS:(SI+11) vào AX MOV AX,[SI+10] ; Tương tự như trên. MOV AL, [DI+5]; chuyển nội dung ô nhớ DS:(DI+5) vào CL. 1.5.2.7 Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số cơ sở (Based Indexed Relative) Là sự kết hợp của 2 chế độ địa chỉ, đó là chế độ địa chỉ tương đối chỉ số và chế độ địa chỉ tương đối cơ sở. Trong chế độ này dùng cả 2 thanh ghi cơ sở và 2 thanh ghi chỉ số để tính địa chỉ của toán hạng. Chế độ này rất phù hợp với việc địa chỉ hoá các mảng 2 chiều. Khoa CNTT Trang 18 KTMT
  19. 19. Gi¸o tr×nh vi xö lý Mã lệnh Thanh Thanh Giá trị cụ thể ghi ghi Tập Tập các các Bộ thanh thanh nhớ ghi ghi Ví dụ: MOV AX, [BX]+[SI]+8 ;chuyển nội dung 2 ô nhớ liên tiếp có địa chỉ MOV AX, [BX+SI] + 8 ; DS:(BX+SI+8) và DS:(BX+SI+9) vào AX MOV AX, [BX + SI + 8] ; MOV CL, [BP][DI]+5 ; chuyển nội dung ô nhớ có địa chỉ ; DS:(BP+DI+5) vào CL • Chú ý: Trong các chế độ địa chỉ trên, các thanh ghi đoạn và các thanh ghi lệch được ngầm định đi kèm với nhau. Muốn loại bỏ sự ngầm định đó thì ta có thể viết tường minh địa chỉ của đoạn. Ví dụ: MOV AL, [BX] ; ngầm định là DS:BX Muốn bỏ ngầm định là DS ta phải viết MOV AL, SS:[BX]; chuyển thành SS:BX 1.5.2.8 Bảng tóm tắt các chế độ địa chỉ STT Chế độ địa chỉ Toán hạng Đoạn ngầm định 1 Thanh ghi Reg 2 Tức thì Data 3 Trực tiếp [Offset] DS [BX] DS 4 Gián tiếp thanh ghi [SI] DS [DI] DS [BX] + Disp DS 5 Tương đối cơ sở [BP] + Disp SS [DI] + Disp DS 6 Tương đối chỉ số [SI] + Disp SS 7 Tương đối chỉ số cơ sở [BX] + [DI] + Disp DS [BX] + [SI] + Disp DS [BP] + [DI] + Disp SS Khoa CNTT Trang 19 KTMT
  20. 20. Gi¸o tr×nh vi xö lý [BP] + [SI] + Disp SS • Các cặp thanh ghi đoạn và thanh ghi lệch ngầm định Thanh ghi đoạn CS DS ES SS Thanh ghi lệch IP SI, DI, BX DI SP, BP 1.6. PHÂN TÍCH MÃ LỆNH MÃ MÁY 1.6.1. Khuôn dạng lệnh Mã lệnh dành cho vi xử lý được viết dưới dạng nhị phân. Nhưng để người lập trình có thể hiểu và lập trình được thì các lệnh của vi xử lý được biểu diễn dưới dạng mã lệnh gợi nhớ (Mnemonic). Song, về cơ bản chúng ta cũng cầm phải biết về mã lệnh mã máy của bộ vi xử lý để có thể hiểu rằng một lệnh được bộ vi xử lý thực hiện ra sao và cấu trúc của các lệnh đó như thế nào. Vấn đề ta cần phải hiểu là một lệnh của bộ vi xử lý 8086 có độ dài lệnh tối đa là 6 byte. Cấu trúc chung của một mã lệnh đó bao gồm: Disp Disp Disp Disp Opcode D W mode reg M/R Byte 1 Byte 2 Byte 3,4 Byte 5,6 Trong đó: - Opcode (Operation Code) - Phân biệt lệnh đó là lệnh gì. Ví dụ, lệnh MOV=100010 - D (Direction) chỉ hướng hành động của lệnh. D=0 từ thanh ghi, D=1 tới thanh ghi. - W (Word) chỉ độ dài của toán hạng. W=1 toán hạng 2 byte, W=0 toán hạng 1 byte - mode chỉ chế độ địa chỉ của toán hạng. Ví dụ, chế độ thanh ghi mode=11. - reg (Register) chỉ mã của thanh ghi trong lệnh (nếu lệnh có toán hạng là thanh ghi). - M/R (Memory/Register) Chỉ mã của thanh ghi hoặc ô nhớ theo chế độ địa chỉ - Disp (Displacement) đoạn dịch chuyển hoặc là toán hạng tức thì Bảng xác định chế độ địa chỉ toán hạng bằng các trường MOD và R/M MOD = 11 Tính địa chỉ R/M W=0 W=1 R/M MOD=00 MOD=01 MOD=10 000 AL AX 000 (BX)+(SI) (BX)+(SI)+d8 (BX)+(SI)+d16 001 CL CX 001 (BX)+(DI) (BX)+(DI)+d8 (BX)+(DI)+d16 Khoa CNTT Trang 20 KTMT
  21. 21. Gi¸o tr×nh vi xö lý 010 DL DX 010 (BP)+(SI) (BP)+(SI)+d8 (BP)+(SI)+d16 011 BL BX 011 (BP)+(DI) (BP)+(DI)+d8 (BP)+(DI)+d16 100 AH SP 100 (SI) (SI)+d8 (SI)+d16 101 CH BP 101 (DI) (DI)+d8 (DI)+d16 110 DH SI 110 Địa chỉ trực tiếp (BP)+d8 (BP)+d16 111 BH DI 111 (BX) (BX)+d8 (BX)+d16 Bảng Mã hoá các thanh ghi REG W=0 W=1 000 AL AX 001 CL CX 010 DL DX 011 BL BX 100 AH SP 101 CH BP 110 DH SI 111 BH DI Bảng mã hoá các thanh ghi đoạn REG W=0 00 ES 01 CS 10 SS 11 DS 1.6.2. Một số mã lệnh mã máy a/ Lệnh MOV Từ thanh ghi đến ô nhớ: 1010001w addr_low addr_high Từ ô nhớ đến thanh ghi: 1010000w addr_low addr_high Từ ô nhớ hay thanh ghi đến thanh ghi đoạn: 10001110 mod 0 seg r/m Từ thanh ghi đoạn đến ô nhớ hay thanh ghi: 10001110 mod 0 seg r/m Từ ô nhớ hay thanh ghi đến thanh ghi/ từ thanh ghi vào ô nhớ: 100010d1 mod seg r/m (addr_low addr_high) Từ dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi: 1011w reg data (data_High) Từ dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi hay ô nhớ: 1100011w mod 000 r/m data (data_High) b/ Lệnh PUSH Toán hạng nguồn là thanh ghi công dụng chung: 01010 reg Khoa CNTT Trang 21 KTMT
  22. 22. Gi¸o tr×nh vi xö lý Thanh ghi đoạn: 000 seg 110 Ô nhớ hoặc thanh ghi: 11111111 mod 110 r/m c/ Lệnh POP Toán hạng đích là thanh ghi công dụng chung: 01011 reg Thanh ghi đoạn: 000 seg 111 Ô nhớ hoặc thanh ghi: 10001111 mod 000 r/m d/ Lệnh ADD Cộng ô nhớ hay thanh ghi đến thanh ghi: 000000dw mod reg r/m Cộng trực tiếp số hạng vào thanh ghi: 0000010w data Cộng trực tiếp ô nhớ hay thanh ghi cho toán hạng trực tiếp: 100000sw mod 000 r/m data (Trong đó s được thiết lập nếu 1 byte số liệu được cộng vào ô nhớ hay thanh ghi 16bit) e/ Lệnh SUB Trừ ô nhớ hay thanh ghi vào thanh ghi: 100010dw mode reg r/m Trừ thanh ghi cho toán hạng trực tiếp: 0010110w data Trừ ô nhớ hay thanh ghi cho toán hạng trực tiếp: 100000sw mod 101 r/m data (Trong đó s được thiết lập nếu 1 byte số liệu được cộng vào ô nhớ hay thanh ghi 16bit) f/ Lệnh AND Và ô nhớ hay thanh ghi với thanh ghi: 001000dw mod reg r/m Và trực tiếp với thanh ghi: 0010010w data Và trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 100 r/m data g/ Lệnh OR Hoặc ô nhớ hay thanh ghi với thanh ghi: 000010dw mod reg r/m Hoặc dữ liệu trực tiếp với thanh ghi: 0000110w data Hoặc trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 001 r/m data h/ Lệnh XOR XOR ô nhớ hay thanh ghi với thanh ghi: 001100dw mod reg r/m XOR toán hạng trực tiếp với thanh ghi: 0011010w data Khoa CNTT Trang 22 KTMT
  23. 23. Gi¸o tr×nh vi xö lý XOR toán hạng trực tiếp với ô nhớ hay thanh ghi: 1000000w mod 110 r/m data 1.6.3. Một số ví dụ minh hoạ: Phân tích mã lệnh mã máy của các lệnh sau: - MOV SP,BX ; sao chép nội dung trong thanh ghi BX sang thanh ghi SP opcode=100010 D=1 gửi tới thanh ghi w=1 chuyển một từ MOD=11 thanh ghi tới thanh ghi REG=100 thanh ghi SP R/M=011 thanh ghi BX ==> Mã lệnh mã máy của lệnh này là: 1000101111100011b = 8BE3h - MOV CL,[BX] ; sao chép nội dung từ ô nhớ DS:BX sang thanh ghi CL Opcode=100010 D=1 tới thanh ghi W=0 toán hạng 8 bit MOD=00 ô nhớ không dịch chuyển REG=001 thanh ghi CL R/M = 111 toán hạng là ô nhớ DS:BX ==> Mã lệnh mã máy của lệnh này là: 1000101000001111b = 8A0Fh - MOV 43h[SI], DH; chuyển nội dung thanh ghi DH sang ô nhớ DS:(SI+43h) Opcode=100010 D=0 từ thanh ghi W=0 chuyển Byte MOD=01 ô nhớ, dịch chuyển 1 byte REG=110 thanh ghi DH R/M=100 ô nhớ DS:SI disp=01000011 độ dịch chuyển là 43h ==> Mã lệnh mã máy của lệnh này là: 100010000111010001000011b = 887443h 1.7. LẬP TRÌNH VÀ GỠ RỐI BẰNG DEBUG Khoa CNTT Trang 23 KTMT
  24. 24. Gi¸o tr×nh vi xö lý Máy tính trước đây là các máy có kích thước tương đối lớn, được chế tạo từ các đèn điện tử chân không, vì vậy, các con rệp (BUGS) có thể chui vào đó và làm hỏng máy móc, dẫn đến việc máy móc có thể xử lý sai. Trước tình thế đó, người ta đưa ra một yêu cầu bắt các con rệp phá hoại này và được gọi là DEBUG (Bắt rệp). Từ đó đến nay, công việc xử lý làm cho chương trình máy tính được thực hiện chính xác, tránh gây ra lỗi được gọi là DEBUG. Các chương trình thực hiện nhiệm vụ này được gọi là các trình gỡ rối. Hiện nay, có rất nhiều trình gỡ rối được sử dụng để sửa lỗi cho các trình ứng dụng như: DEBUG.EXE (trong DOS), Debugging (trong WINDOWS). Để thực hiện được trình DEBUG trong môi trường DOS, ta có thể thực hiện theo cú pháp sau: DEBUG {ENTER} DEBUG <tên tệp cần gỡ rối> {ENTER} 1.7.1. Giới thiệu về lệnh của DEBUG Sau khi chạy trình DEBUG, dấu nhắc lệnh của DEBUG sẽ hiện lên với dấu (-). Tại đây ta có thể gõ vào các lệnh của DEBUG. Cụ thể: A - Assemble - Hợp ngữ: được sử dụng để sửa các lệnh của chương trình Cú pháp: A <địa chỉ offset của lệnh cần sửa> Ví dụ: A 0153 Có thể được sử dụng để lập một chương trình *.COM. Nếu lập trình thì địa chỉ offset sẽ phải bắt đầu từ 0100h. D - Dump - Hiển thị nội dung một vùng nhớ lên màn hình. Cú pháp: D [Address] In nội dung một vùng nhớ 128 byte bắt đầu từ địa chỉ Address hoặc D [range] - In nội dung vùng nhớ trong dải range ra màn hình Ví dụ: - D 100 In nội dung của 128 byte nhớ bắt đầu từ địa chỉ DS:100 D CS:200 220 In nội dung vùng nhớ từ CS:200 đến CS:220 D 0A00:0100 L10 In nội dung 16 byte nhớ từ địa chỉ 0A00:0100 G - Go - Thực hiện hay chạy cả chương trình nạp trong bộ nhớ Cú pháp: G [=address] [điểm dừng] thực hiện đoạn chương trình bắt đầu từ địa chỉ address đến địa chỉ điểm dừng Ví dụ: - G =100 Thực hiện chương trình từ địa chỉ 100 đến hết chương trình Khoa CNTT Trang 24 KTMT
  25. 25. Gi¸o tr×nh vi xö lý G =100 200 Thực hiện chương trình từ địa chỉ CS:100 đến CS:200 H - Hexadecimal - Thực hiện các phép cộng, trừ các số thập lục phân Cú pháp: H <số thứ nhất> <số thứ hai> cộng, trừ số thứ nhất với số thứ hai Ví dụ: H 035F 01E5 Kết quả sẽ hiện lên trên màn hình là: 0544 017A I - Input - Nhập một Byte dữ liệu từ cổng và hiển thị trên màn hình Cú pháp: I <#cổng> Nhập một byte từ cổng có địa chỉ là #cổng Ví dụ: I 2F8 đọc giá trị từ cổng 2F8 và hiển thị N - Name - Đặt tên cho tệp để chuẩn bị ghi dữ liệu lên. Cú pháp: N <Tên tệp> Đặt tên và phần mở rộng cho tệp Ví dụ: N vanban.txt N ctrinh.com O - Output - Xuất dữ liệu 8 bit ra một cổng Cú pháp: O <#cổng> Ví dụ: O 70 đưa dữ liệu 8 bit ra cổng có địa chỉ là 70h Q - Quit - Thoát khỏi DEBUG R - Register - Hiển thị và sửa nội dung một thanh ghi Cú pháp: R <tên thanh ghi> Ví dụ: Nạp giá trị 43h vào thanh ghi CX R CX :43 U - Unassemble - Dịch ngược lệnh của CPU Cú pháp: U [range] Trong đó range có thể là: - Địa chỉ bắt đầu của đoạn lệnh - Địa chỉ đầu và chiều dài đoạn lệnh Ví dụ: U 100 Xem nội dung các lệnh của đoạn chương trình từ địa chỉ CS:0100h U CS:100 110 Xem đoạn lệnh từ địa chỉ CS:100 đến CS:110 U 200 L20 Xem đoạn lệnh 32 byte bắt đầu từ địa chỉ CS:0200h W - Write - Ghi nội dung đoạn lệnh bắt đầu từ địa chỉ CS:0100h với độ dài phụ thuộc vào giá trị của thanh ghi CX vào một tệp đã được đặt tên bởi lệnh N ? - Help - Hiển thị đầy đủ các lệnh, cú pháp lệnh của DEBUG. Khoa CNTT Trang 25 KTMT
  26. 26. Gi¸o tr×nh vi xö lý 1.7.2. Lập trình bằng DEBUG DEBUG là một trình gỡ rối có thể được sử dụng để lập trình các chương trình đơn giản có phần mở rộng là *.COM. Vì vậy, trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu về cách viết một chương trình bằng DEBUG thông qua các bước sau. Bước 1: Chạy trình DEBUG. Tại dấu nhắc lệnh của DOS ta gõ: DEBUG {ENTER} Bước 2: Tại dấu nhắc của DEBUG gõ lệnh -A 100 Địa chỉ bắt đầu của một chương trình được bắt đầu từ CS:100h Bước 3: Gõ vào các lệnh của chương trình với qui định + Các lệnh này phải là các lệnh của vi xử lý (lệnh thật) dưới dạng mã lệnh gợi nhớ + Các số liệu đưa vào là các số ở dạng thập lục phân và không được có chữ h ở cuối số đó. Riêng lệnh INT vẫn được chấp nhận tồn tại chữ h. Ví dụ: số 65d sẽ phải đưa vào là 41 + Các lệnh nhảy, lệnh lặp, lệnh gọi chương trình con thì các toán hạng lệnh phải là địa chỉ bộ nhớ tại vị trí của lệnh đầu tiên. Ví dụ: JMP 120 Nhảy tới địa chỉ CS:120h + Trong tất cả các lệnh chỉ tồn tại hai trường là: mã lệnh và toán hạng. Không được có lời chú thích. Ví dụ: MOV AH,1 ;gán cho AH giá trị 1 Đây được coi là một lệnh sai vì lời giải thích này không được DEBUG chấp nhận + Một chương chương phải được kết thúc bằng một lệnh INT 20 hoặc INT 20h + Sau lệnh INT 20, ta không đưa lệnh khác nữa thì tại địa chỉ của lệnh tiếp theo ta nhấn ENTER. Địa chỉ này cũng chính là địa chỉ cuối của chương trình. Bước 4: Xác định số byte của chương trình. độ dài chương trình = địa chỉ cuối - 100 Sau đó gõ lệnh: R CX và nạp vào độ dài của chương trình cho CX. Bước 5: Đặt tên cho File chứa chương trình bằng lệnh N Ví dụ: N vidu1.com Bước 6: gõ lệnh W để ghi nội dung chương trình vào tệp đã đặt tên ở bước 5 Sau khi tạo xong một chương trình, ta có thể thoát về DOS để chạy thử hoặc có thể sử dụng lệnh G để chạy trực tiếp từ DEBUG Khoa CNTT Trang 26 KTMT
  27. 27. Gi¸o tr×nh vi xö lý Ví dụ: Viết một chương trình thực hiện nhập vào một chữ cái thường, sau đó đổi nó sang thành chữ cái hoa (Với giả thiết không kiểm tra dữ liệu nhập vào) Sau khi viết xong chương trình, ta có thể chạy nó để kiểm tra kết quả bằng cách. Như vậy, với chương trình đơn giản trên đây, ta thấy: Nếu lập trình bằng DEBUG thì kích thước của tệp rất nhỏ. Chương trình vừa viết có kích thước là 0Eh=14byte. 1.7.3. Gỡ rối chương trình bằng DEBUG Để gỡ rối cho một chương trình, ta có thể thực hiện qua các bước sau: Bước 1: Khởi động DEBUG và gọi tệp cần sửa bằng lệnh DEBUG <Tên tệp cần sửa> {ENTER} Bước 2: Xác định lệnh gây ra lỗi (lỗi do thuật toán) bằng lệnh U. Các lệnh chỉ hiển thị trong khoảng 32 byte. Nếu muốn xem tiếp lệnh ở vị trí sau 32 byte đó thì ta có thể gõ tiếp lệnh U. Và cứ như vậy cho đến khi kết thúc chương trình (gặp lệnh INT 20) Bước 3: Sử dụng lệnh A <địa chỉ offset của lệnh sai> để bắt đầu sửa Bước 4: Gõ lệnh cần thay thế. + Nếu lệnh thay thế có kích thước bằng lệnh đang sửa thì tại vị trí của lệnh sau lệnh vừa gõ ta nhấn ENTER. + Nếu lệnh thay thế có kích thước khác lệnh đang sửa thì ta phải gõ lại toàn bộ đoạn chương trình từ vị trí sửa đến hết chương trình. Vì, các lệnh gõ vào sau sẽ đè lên các lệnh trước đó. Nếu lệnh sau khi sửa lớn hơn lệnh trước khi sửa thì lệnh tiếp theo của nó sẽ bị mất đi một số bit. Khi đó, cấu trúc chương trình sẽ bị sai lệch hoàn toàn. Bước 5: Nếu kích thước chương trình khác với kích thước ban đầu thì ta cần phải sử dụng lệnh R để thay đổi thanh ghi CX sao cho CX chứa giá trị độ lớn của chương trình sau khi sửa. Sau đó, ta sử dụng lệnh W để ghi lại nội dung của chương trình mới vào tệp. Khoa CNTT Trang 27 KTMT
  28. 28. Gi¸o tr×nh vi xö lý Cần phải gõ lệnh DEBUG với thamđoạn chương trình có Xem số lỗi không Lệnh gây lỗi Địa chỉ của lệnh sai Cần phải sửa lại Sau đó ghi lại Ví dụ: Chương trình trên bị lỗi tại vị trí lệnh SUB. Ta cần sửa lại như sau: Khoa CNTT Trang 28 KTMT
  29. 29. Gi¸o tr×nh vi xö lý CHƯƠNG 2: CÁC BỘ VI XỬ LÝ TIÊN TIẾN CỦA INTEL 2.1. BỘ VI XỬ LÝ 80286 Về cơ bản, bộ vi xử lý 80286 có cấu trúc giống như 8086, nhưng có một số đặc điểm khác biệt như sau: 2.1.1. Các thanh ghi Bộ vi xử lý 80286 có thêm một số thanh ghi - Thanh ghi từ trạng thái (MSW - Machine Status Word) 15 4 3 2 1 0 TS EM MP PE TS - Task Switch: chuyển nhiệm vụ EM - Emulation: cho phép mô phỏng bộ đồng xử lý MP - Math Present: Cho biết có bộ đồng xử lý PE - Protection Enable: Cho phép chế độ bảo vệ - Thanh ghi nhiệm vụ (TR - Task Register) - Thanh ghi bảng mô tả cục bộ (LDTR - Local Descriptor Table Register) - Thanh ghi bảng mô tả toàn cục (GDTR - Global Descriptor Table Register) - Thanh ghi bảng mô tả ngắt (IDTR - Interrupt Descriptor Table Register) 15 Bộ chọn 0 23 Địa chỉ cơ sở 0 15 Độ dài 0 TR LDTR IDTR GDTR - Các thanh ghi đoạn: bao gồm 2 phần Phần hở: gồm 16 bit có thể nạp được bằng chương trình gọi là bộ chọn Phần kín: gồm 48bit do CPU tự nạp + 8bit quyền truy nhập (Access Right) + 24bit địa chỉ cơ sở (Base Address) + 16bit độ dài đoạn (Limit) Khoa CNTT Trang 29 KTMT
  30. 30. Gi¸o tr×nh vi xö lý Phần hở Phần kín Quyền Bộ chọn Địa chỉ cơ sở Độ dài đoạn truy nhập CS DS SS ES FS GS 2.1.2. Tập lệnh 80286 có thêm một số lệnh đặc quyền - LGDT: Nạp thanh ghi GDTR, địa chỉ cơ sở 24bit, độ dài 16bit - LIDT: Nạp thanh ghi IDTR, địa chỉ cơ sở 24bit, độ dài 16bit - LLDT: Nạp phần chọn của thanh ghi LDTR, độ dài 16bit - LTR: Nạp phần chọn của thanh ghi TR, độ dài 16bit - LMSW: Nạp từ trạng thái máy - CLTS: xoá bit TS (task Switch) - HALT: Dừng hoạt động của CPU 2.2. BỘ VI XỬ LÝ 80386 2.2.1. Sơ đồ khối của 80386 Đơn vị quản lý Đơn vị quản lý Đơn vị thực theo đoạn nhớ theo bộ nhớ Các thanh Các thanh Bộ đệm ghi ghi đoạn chuyển hoá riêng Bộ Đơn vị BUS Bộ ALU Bộ ghép nối BUS Bộ giải mã Hàng lệnh nhận lệnh Hàng Bộ nhận Khoa CNTT Trang 30 Đơn vị nhận Đơn vị giải mã KTMT
  31. 31. Gi¸o tr×nh vi xö lý 2.2.2. Các thanh ghi a/ Các thanh ghi đa năng, thanh ghi cờ và con trỏ lệnh Các thanh ghi của bộ vi xử lý 80386 có độ dài 32 bit, song vẫn giữ nguyên phần 16bit đầu được truy nhập tương tự như các thanh ghi tương tự trong 8086. 31 16 15 8 7 0 EAX AH AL EBX BH BL ECX CH CL EDX DH DL ESI SI EDI DI EBP BP ESP SP EIP IP EFlags Flags b/ Các thanh ghi đoạn Bao gồm 2 phần Phần hở: gồm 16 bit có thể nạp được bằng chương trình gọi là bộ chọn Phần kín: gồm 64 bit do CPU tự nạp + 12 bit quyền truy nhập (Access Right) + 32 bit địa chỉ cơ sở (Base Address) + 20 bit độ dài đoạn (Limit) Phần hở Phần kín Quyền Bộ chọn Địa chỉ cơ sở Độ dài đoạn truy nhập CS DS SS ES Khoa CNTT Trang 31 KTMT
  32. 32. Gi¸o tr×nh vi xö lý FS GS 15 0 32bit 20bit 12bit c/ Các thanh ghi điều khiển Có 4 thanh ghi điều khiển 32 bit được đặt là: CR0, CR1, CR2, CR3 31 0 PG r TS EM MP PE Dự trữ Địa chỉ tuyến tính trang có lỗi Địa chỉ cơ sở của thư mục trang 12 bit dự trữ PG - Paging (Trang) r - reversed (dự trữ) TS - Task Switch: chuyển nhiệm vụ EM - Emulation: cho phép mô phỏng bộ đồng xử lý MP - Math Present: Cho biết có bộ đồng xử lý PE - Protection Enable: Cho phép chế độ bảo vệ d/ Các thanh ghi hệ thống - Thanh ghi nhiệm vụ (TR - Task Register) - Thanh ghi bảng mô tả cục bộ (LDTR - Local Descriptor Table Register) - Thanh ghi bảng mô tả toàn cục (GDTR - Global Descriptor Table Register) - Thanh ghi bảng mô tả ngắt (IDTR - Interrupt Descriptor Table Register) 15 Bộ chọn 0 31 Địa chỉ cơ sở 0 15 Độ dài 0 TR LDTR IDTR GDTR GDTR và IDTR chứa 32 bit địa chỉ cơ sở tuyến tính và 16 bit giới hạn độ dài của các đoạn GDT và IDT. LDTR và TR có hai phần: phần chọn đoạn hệ thống (thanh ghi chọn đoạn hệ thống) và phần chứa bộ mô tả quy chiếu đoạn này (thanh ghi mô tả đoạn hệ Khoa CNTT Trang 32 KTMT
  33. 33. Gi¸o tr×nh vi xö lý thống). LDTR chứa bộ chọn 16 bit trỏ đến bộ mô tả của LDT và TSS sẽ được sao sang phần kín của các thanh ghi LDTR và TR. Mỗi một nhiệm vụ có một LDT và TSS riêng. e/ Các thanh ghi kiểm tra và gỡ rối 31 0 DR0 Địa chỉ tuyến tính của điểm dừng 0 DR1 Địa chỉ tuyến tính của điểm dừng 1 DR2 Địa chỉ tuyến tính của điểm dừng 2 Các thanh DR3 Địa chỉ tuyến tính của điểm dừng 3 ghi gỡ rối DR6 Từ trạng thái của các điểm dừng DR7 Từ điều khiển của các điểm dừng TR6 Từ điều khiển kiểm tra Các thanh TR7 Từ trạng thái kiểm tra ghi kiểm tra 2.2.3. Quản lý bộ nhớ 2.2.3.1 Không gian nhớ và nhiệm vụ nhớ Không gian nhớ và nhiệm vụ nhớ của 80386 cũng giống 80286, có điều khác là 80386 hoạt động với môt trường với 32 bit. Do vậy bộ nhớ trong hệ thống 80386 có thể được tổ chức theo byte (8 bit), theo từ (16 bit) hay từ kép (32 bit). Từ được xếp như 2 byte liên tiếp, byte thấp có địa chỉ thấp, byte có địa chỉ cao, địa chỉ của từ là địa chỉ của byte thấp. Từ kép cũng được lưu trữ 4 byte theo cách như vậy. Ngoài quản lí bộ nhớ theo đoạn (đoạn có thể có độ dài khác nhau và có thể trao đổi với bộ nhớ ngoài hay phân chia giữa các chương trình) 80386 còn có thể quản lí bộ nhớ theo trang (page) có độ dài 4 Kbyte mỗi trang. 2.2.3.2. Các đia chỉ lôgic, tuyến tính, vật lí và quản lí bộ nhớ theo trang. Trong 80386 có 3 loại địa chỉ cần được phân biệt: địa chỉ lôgic, tuyến tính, vật lí và quản lí bộ nhớ theo trang. 14 Mỗi nhiệm vụ có nhiều nhất 2 = 16k bộ chọn, offset có thể là 2 32 = 4 Gbyte, như vậy một nhiệm vụ có cực đại 2 64 = 64 tetrabyte. Nói cách khác, không gian địa chỉ lôgic là 2 64 = 64 tetrabyte, trong khi không gian địa chỉ vật lí chỉ rông 4 Khoa CNTT Trang 33 KTMT
  34. 34. Gi¸o tr×nh vi xö lý Gbyet vì 80386 có 32 dây địa chỉ. Tổ hợp của các địa chỉ cơ sở đoạn và offset bên trong các đoạn đó tạo nên thang địa chỉ tuyến tính, có nghĩa rằng ta có thể tìm thấy các địa chỉ tuyến tính lớn hơn chỉ tới một đoạn lôgic nằm ở vùng địa chỉ thấp. Địa chỉ tuyến tính 32 bit bằng 32 bit địa chỉ cơ sở cộng với 32 bit offset. Việc sử dụng địa chỉ đoạn lôgic có vài đièu bất tiện (ví dụ như trong việc trao đổi, swapping, các đoạn nhớ với đĩa từ) nên 80386 được tran bị thêm cách quản lí bộ nhớ theo trang sẽ được trình bày trong các phần sau. 1. Định địa chỉ ở chế độ thực. Sau khi bật nguồn hay reset, 80386 ở chế độ thực. Cơ chế địa chỉ hoá và kích thước bộ nhớ 80286 ( Kích thước cực đại là Mbyte ), vì vậy chỉ có các dây địa chỉ A2-A19 và BE0 -BE3 là tích cực. ở chế độ này bộ nhớ theo trang không được phép, do vậy địa chỉ tuyến tính cũng giống địa chỉ vật lí. Cách tính địa chỉ vật lí giống như ở 80386. 2. Định địa chỉ ở chế độ bảo vệ. Lúc này địa chỉ lôgic được xác định bởi hai phần: - Bộ chọn là nội dung các thanh ghi chọn đoạn 16Bit trong đó chỉ số để xác định địa chỉ cỏ sở 32 Bit của bộ mô tả đoạn. - Offset đựoc tạo nên bởi 3 thành phần: Địa chỉ có cơ sở đoạn nhớ(base), chỉ số(index) và đọ dịch chuyển (displacement). Việc chuyển từ chế độ thực sang chế độ bảo vệ được thực hiện bằng cách đặt bit PE trong thanh ghi CR0 bằng 1 và được nghi lại từ chế độ bảo vệ chế độ thực bằng cách xoá bit PE bằng 0. Cách tính địa chỉ hiệu Chỉ dụng offset Địa chỉ cơ sở Độ dịch Địa chỉ Bộ nhớ offse tuyến Địa chỉ vật lý t Đơn vị quản tính Đơn vị quản vật lý Bộ chọn 32bit lý theo đoạn lý theo Chỉ số trang Thanh ghi tới bộ chọn đoạn mô tả Khoa CNTT Trang 34 KTMT
  35. 35. Gi¸o tr×nh vi xö lý Đơn vị quản lí đoạn sẽ chuyển địa chỉ lôgic thành địa chỉ tuyến tính 32 bit. Nếu đơn vị quản lí trang không được phép làm việc thì 32bit địa chỉ tuyến tính sẽ tương ứng với các địa chỉ vật lí. 3. Khởi động và chuyển sang chế độ bảo vệ Ngay sau khi khởi động, 80386 làm việc ở chế độ thực. Để chuyển sang chế độ bảo vệ phải đặt bit PE của thanh ghi điều khiển CR0 bằng lệnh move CR0, R/M. Sau khi chuyển sang chế độ bảo vệ, lệnh nhảy giữa các đoạn sẽ được thực hiện để xếp lại hàng nhận lệnh trước PQ. Tiếp theo các đoạn số liệu được nạp vào bằng các bộ chọn với giá trị khởi đầu. Một cách khác để chuyển vào chế độ bảo vệ trong các hệ điều hành đa nhiệm là sử dụng phép chuyển nhiệm vụ đã nạp các thanh ghi. Lúc này trong GDTM ngoài các bộ mô tả đoạn số liệu và đoạn lệnh còn có hai bộ mô tả TSS. Lệnh JMP đầu tiên trong chế độ bảo vệ sẽ gây ra phép chuyển nhiệm vụ và nạp tất cả các thanh ghi các giá trị chứa trong TSS. Thanh ghi TR được khởi động để trỏ tới một bộ mô tả TSS, vì khi chuyển nhiệm vụ, thạng thái của nhiệm vụ đang thực hiện sẽ được cất vào TSS. 2.3. BỘ VI XỬ LÝ 80486 2.3.1. Các phần tử xử lí CISC và RISC Họ 80x86 của Intel thường hoạt động theo nguyên tắc dùng vi xử lí có tập lệnh phức tạp CISC (Complex Instruction Set Computer). Đặc điểm là nó có số lượng lệnh lớn (thường hơn 300 lệnh), có khả năng định địa chỉ phức tạp, các lệnh được vi lệnh hoá có nghĩa là CPU hoạt động bằng vi chương trình. Nghiên cứu điều tra thống kê đã chỉ ra những kết luận sau: - Trong nhiều chương trình điển hình được xử lí bằng bộ vi xử lí CISC như nói trên thì đến 80% thời gian chạy chương trình được thực hiện bởi 20% số lệnh trong tập lệnh. - Có những trường hợp, để đạt được cùng một kết quả thì việc chạy một chuỗi lệnh đơn giản sẽ nhanh hơ là chạy một lệnh phức tạp. Khoa CNTT Trang 35 KTMT
  36. 36. Gi¸o tr×nh vi xö lý Những kết luận này là tiền đề để một loại vi xử lí khác ra đời; nó hoạt động theo phương pháp sử dụng tập lệnh ngắn gọn RISC (Reduced Instruction Set computer), thí dụ như i860 của Intel. Tập lệnh ở đây được hạn chế vào các lệnh chính yếu cần thiết trong số 20% lệnh nói trên và phần cứng được thiết kế sao cho phần tử RISC này hiểu ngay được lệnh máy do trương trình cung cấp. Do đó các lệnh loại này không cần chuyển cho bộ giải mã vi lệnh nữa mà được thực hiện ngay. Như bên phải hình 59, các lệnh máy trong hàng nhận lệnh trước PQ được trực tiếp chạy ngay mà không cần phải được giải mã thành một chuỗi các vi lệnh. Rõ ràng thời gian để thực hiện một lệnh ở đây được rút ngắn đi nhiều so với trường hợp ở bộ vi xử lí CISC. 2.3.2. vi xử lí 80486 2.3.2.1. Đặc điểm chung Chip i486 có mật độ tích hợp rất cao gồm bên trong một vi xử lí i386 đã cải tiến, một bộ đồng xử lí toán 80387, một bộ điều khiển cache và một bộ nhớ cache 8 kbyte (Cache là một loại bộ nhớ RAM tĩnh có dung lượng nhỏ nhưng tốc độ truy cập nhanh hơn so với bộ nhớ chính là các RAM động, sẽ được đề cập tới trong các phàn sau). Giống như i386, bus số liệu và bus địa chỉ ở đây cũng rộng 32 bit, tốc đọ truyền tải dữ liệu có thể lên tới 160 Mbyte/s. Đây là thiết kế dựa trên kết quả của việc tích hợp hai loại phần tử xử lí CISC và RISC trong cùng một chip CPU. Trong i486, các lệnh mac máy thường xuyên được sử dụng sẽ được cài đặt sẵn và có thể được thực hiện ngay, trong khi các lệnh phức tạp nhất và ít được sử dụng sẽ thông qua bộ giải mã vi lệnh. Theo phương thức này, hầu như tất cả các lệnh có thể được thực hiện gọn trong một chu kì xung nhịp đồng hồ. Vi xử lí i486 hoàn toàn tương tích với i386 về tập lệnh và các loại số liệu. Nó cũng có thể chạy trong các chế đọ thực, bảo vệ cũng như phân loại và phân trang. Vì đơn vị đồng sử lí toán (đơn vị dấu phảy động) được tích hợp ngay trong cùng một chip với CPU nên tốc độ trao đổi dữ liệu cũng nhanh hơn so với hệ i386 và i387 tách rời. 2.3.2.2. cấu trúc bên trong i486 Khoa CNTT Trang 36 KTMT
  37. 37. Gi¸o tr×nh vi xö lý Bởi vì có đến 3 đơn vị xử lí cùng được tích hợp trong một chip (CPU, bộ đồng xử lí toán, bộ điều khiển cache và bộ nhớ cache) nên cấu trúc của i486 phức tạp hơn i386 nhiều. Sơ đồ khối bên trong của nó được chỉ ra trên hình 60. Các bus số liệu, địa chỉ và số liệu được nối với bên ngoài qua khối ghép nối bus, khối này được nối trực tiếp với bộ nhớ cache bên trong vi xử lí (được gọi là cache cấp một, để phân biệt với bộ nhớ cache cấp hai nằm trên bản mạch chính ở bên ngoài vi xử lí). Bộ nhớ cache nội 8 byte này được dùng làm bộ đệm cho số liệu và lệnh đến từ bộ nhớ chính trước khi chúng được chuyển tới các thanh ghi, ALU, bộ đồng xử lí toán hoặc hàng nhận lệnh trước PQ dài 32 byte. Khoa CNTT Trang 37 KTMT
  38. 38. Gi¸o tr×nh vi xö lý BUS dữ liệu 32 bit BUS địa chỉ 32 bit Khối Khối ALU 8 phân phân và KB trang đoạn thanh D0-D31 Cac ghi A0-A31 Khố i Bus ghé BUS các điều p lệnh nội bộ khiển nối PQ Khối Khối Bộ BU đồng S 32by giải điều te mã khiển xử lý toán Khác với chu kì thâm nhập bộ nhớ cache cấp hai phải mất hai nhịp đồng hồ, việc thâm nhập cache cấp một này chỉ mất một chu kì nhịp đồng hồ. Do vậy, mặc dù dung lượng nhớ của cache nội chỉ có 8 kbyte nhưng nó vẫn cải thiện đáng kể chỉ tiêu của hệ thông. Trong trường hợp các số liệu hoặc lệnh từ bộ nhớ chính không được nạp qua cache thì chúng sẽ được đưa trực tiếp tới các thanh ghi hoặc hàng nhận lệnh trước PQ qua khối ghép nối bus. Điều này xảy ra khi i486 xử lí các số liệu rất phân tán hoặc trong trường hợp thực hiện các lệnh nhảy tới một địa chỉ xa. Sau bộ nhớ cache, các đường lệnh và số liệu được phân tách ra. Các byte số liệu được chuyển tới các thanh ghi hoặc bộ đồng xử lí toán. Các byte lệnh được đưa vào hàng nhận lệnh trước, hàng này dài 32 byte. Đơn vị giải mã sẽ giải mã các lệnh và truyền chúng tới khối điều khiển để điều khiển các thanh ghi, khối tính số học và lôgic ALU, khối phân đoạn và bộ đồng xử lí toán. Một số lệnh không cần giải mã mà có thể chạy ngay lập tức do i486 có tích hợp cả công nghệ RISC. Nếu các toán hạng tức thời hoặc độ dịch chuyển hiện diện trong dòng lệnh thì hàng nhận lệnh trước sẽ phân tách chúng và truyền chúng tới ALU hoặc khối phân đoạn. Các byte số liệu được cấp tới khối phân đoạn, các thanh ghi, ALU hoặc bộ đồng xử lí toán và được xử lí tại những nới đó. Hai bus dữ liệu 32 bit Khoa CNTT Trang 38 KTMT
  39. 39. Gi¸o tr×nh vi xö lý hình thành nên một bus dữ liệu 64 bit dùng cho việc truyền tải dữ liệu giữa CPU tương ứng với i386 và bộ đồng xử lí toán tương ứng với i387. Khác với tổ hợp i386/ 1387 thông thường, quá trình trao đổi số liệu và mã lệnh ở đây không cần chu kì bus vào/ra vì cả hai khối đã được tích hợp cả trên những chip rồi. Hơn nữa, do bề rộng dữ liệu bên trong chip lại là 64 bit khi sử dụng bộ đồng xử lí toán nên các lệnh ESC ở đây sẽ chạy nhanh hơn nhiều so với máy tính dùng i386 và 387. Giống như các vi xử lí họ 80x86, ở đây cũng dùng các thanh ghi đoạn và thanh ghi offset. Trong khối phân đoạn, nội dung của hai thanh ghi này được kết hợp lại thành địa chỉ tuyến tính. Trong chế độ bảo vệ, khối phân đoạn sẽ thực hiện các kiểm tra cần thiết để bảo vệ các nhiệm vụ riêng biệt và bảo vệ hệ thống. Nếu chế độ trang không được kích hoạt thì địa chỉ tuyến tính này chính là địa chỉ vật lí. Nếu chế độ trang được kích hoạt thì địa chỉ tuyến tính được chuyển thành địa chỉ vật lí bởi khối phân trang. Vì những lí do trên, CPU i486 có hiệu suất cao gấp hai đến ba lần so với các CPU trước nếu hoạt động ở cùng một tần số. Tần số hoạt động của bộ vi xử lí cũng chính là tần số của mạch tạo xung nhịp. Để thi hành đa xử lí (multiprocessing), nhiều lệnh mới đã được trang bị để dễ dàng trao đổi dữ liệu giữa các bộ vi xử lí. Với vi xử lí 486 DX2 hoặc DX4, tần số nhịp được cấp cho CPU sẽ được nhân 2 hoặc 3 ở bên trong chip cho phép có thể tăng tốc độ của vi xử lí mà không đòi hỏi bản mạch chính cũng phải có cùng tốc độ đó. Điều này làm giảm nhẹ việc thiết kế chế tạo các bản mạch chính phải chạy ở tần số cao, do đó giá thành sản phẩm cũng được giảm theo. Thí dụ, vi xử lí i486 DX2/50MHz chỉ cần chạy với bản mạch chính 25 MHz, DX2/66MHz hay DX4/100MHz với bản mạch chính 33MHz. Theo phương án này, nhìn chung máy vi tính phải chịu thiệt về hiệu suất, vì CPU tiến hành xử lí số liệu nhanh gấp hai hoặc ba lần so với các bộ phận trên bản mạch chính, do đó có thể phải xen vào một vài chu kì đợi (wait cycle). Để giải quyết vấn đề này, một bộ nhớ cache ngoài đủ rộng để giữ tạm các lệnh và dữ liệu mà bộ vi xử lí phải đợi. Nếu được thiết kế hợp lí, hệ thống như vậy có thể đạt tới hiệu suất 80% so với các hệ thống có tốc độ xung nhịp trên bản mạch chính bằng tốc độ xung nhịp ở trong CPU. Khoa CNTT Trang 39 KTMT
  40. 40. Gi¸o tr×nh vi xö lý Sự khác biệt duy nhất giữa loại 486DX và 486SX chỉ là trong 486SX không có bộ đồng xử lí toán. 2.4. CÁC BỘ VI XỬ LÝ INTEL PENTIUM 2.4.1. Đặc điểm chung Bộ vi xử lí pentium ra đời làm cho kĩ thuật của máy PC lại thay đổi. Về phần mềm, pentium vẫn có tập lệnh, thanh ghi, các chế độ định địa chỉ và các chế độ hoạt động hoàn toàn tương thích với các CPU trước nó. Nhưng về phần cứng, pentiumcó những cải tiến đáng kể. Phiên bản đầu tiên ra đời năm 1993 được chế tạo theo công nghệ 0,8 micron BiCMOS, đó là công nghệ cho phép tạo ra các vi mạch có những phần tử tích cực trong đó có kích thước nhỏ nhất cỡ 0,8 phần triệu mét. Với công nghệ này các chip điện tử sẽ có kích thước bé hơn, tiêu thụ ita năng lượng hơn và cái chính là hiệu suất cao hơn vì các tín hiệu di chuyển trong nội bộ chip với quãng đường ngắn hơn. Với 3,1 triệu linh kiện bán dẫn trong cấu trúc gọi là superscalar xây dựng trên hai hay nhiều đường ống (pipeline), loại pentium có đặc trưng 100MIPS (Million Instruction Per Second), tức là có thể thực hiện hàng triệu lệnh trong một giây với tốc độ đồng hồ là 66 MHz. Do đó nó hoạt động nhanh gấp hai lần chip 486DX2/66 về các phép tính số nguyên và ba đến bảy lầnvới các phép tính số học có dấu phảy động. Mặc dù có bus dữ liệu rộng 64 bit nhưng pentium vẫn được thiết kế để làm việc với bus dữ liệu ngoài 32 bit tương thích với các thế hệ vi xử lí i386/i486 trước đó. 2.4.2. Cấu trúc và tính năng Bộ xử lý Vùng đệm dấu phảy Sơ đồ khối của vi xử lí pentium có thể được trình bày như sau: đích rẽ động nhánh Đường ống U của ALU Hàng Các thanh Cache Cache lệnh ghi nhận lệnh dữ liệu 8KB trước 8KB Đường ống V của Bus dữ liệu 64bit ALU Khoa CNTT Trang 40 KTMT Đơn vị Bus địa chỉ 32bit BUS
  41. 41. Gi¸o tr×nh vi xö lý - Pentium có hai bộ nhớ cache 8 kbyte riêng biệt, một dành cho lệnh một dành cho số liệu. - Có hai hàng nhận lệnh trước 32 bit và hai bộ tính số học và lôgic ALU được cung cấp lệnh và dữ liệu trên hai đường ống song song U và V (superscalr) cho phép thi hành hai lệnh máy trong một chu kì. - Bộ xử lí vẫn làm việc với các thanh ghi 32 bit và bus địa chỉ 32 bit nhưng có thể nối với bus số liệu ngoài là 64 bit. - Bus nội bộ là 64 bit và 128 bit, bus từ bộ nhớ cache nội nối với các vùng đệm của các ALU rộng 256 bit. Điều này cho phép tăng tốc độ trao đổi dữ liệu trong nội bộ vi xử lí lên rất cao. - Có một vùng nhớ gọi là vùng đêm đích rẽ nhánh BTB (branch target buffer) của lệnh đối với 256 lệnh rẽ mới đây nhất. - Có một bộ đọc xử lí với hiệu xuất cao hơn nhiều lần các thế hệ trước nhờ các giải thuật (algorthm) nhanh hơn, cách xắp sếp bố trí lệnh cũng như có thể thực hiện đồng thời hai lệnh. Một vài đặc trưng khác làm cho pentium phân biệt được với các vi xử lí trước là: - Kích thước trang của bộ nhớ trong chế độ bảo vệ và ảo không chỉ hạn chế ở 4 kbyte mà có thể lên đến 2 Mbyte hay 4Mbyte. - Khả năng tự tìm kiếm các lỗi phức tạp và gỡ rối (debugging) bằng các mạch phần cứng lắp thêm. - Có thể tự đánh giá được hiệu suất thi hành chương trình. Khoa CNTT Trang 41 KTMT
  42. 42. Gi¸o tr×nh vi xö lý Mặc dù một số vi xử lí được xây dựng trên nguyên tắc CISC nhưng pentium đã ứng dụng nhiều công nghệ mới giống như các loại vi xử lí RISC tốc độ cao, thí dụ như việc sử dụng các cấu trúc đường ống, cấu trúc superscalar và dự đoán rẽ nhánh. Điều này làm cho nó có hiệu suất cao như các vi xử lí RISC thực sự. Các lệnh chạy trong pentium được thực hiện trên cấu trúc superscalar với hai đường ống song song U và V, các cache nội bộ và vùng đệm đích rẽ nhánh BTB. Xét qua các cấu trúc này sẽ cho phép giải thích tại sao pentium lại có hiệu suất cao hơn so với các vi xử lí trước đó: Cấu trúc superscalar với hai đường ống song song. Việc thi hành lệnh trong các vi xử lí 80x86 và pentium được diễn ra qua 5 công đoạn: 1. Nhận lệnh trước từ bộ nhớ (Prefetch): lện máy được lấy từ bộ nhớ chuyển vào CPU. 2. Giải mã lệnh 1 (Decode 1): giải mã, phân tích để xác định loại lệnh. 3. Giải mã lệnh 2 (Decode 2): xác định địa chỉ ô nhớ cần truy nhập. 4. Thực hiện lệnh (Execute) 5. Viết các kết quả dữ liệu vào các thanh ghi và bộ nhớ (Writeback). Nếu như mỗi công đoạn đòi hỏi tối thiểu một chu kì nhịp đồng hồ thì khi thi hành tuần tự các công đoạn này cho mỗi lệnh, thông thường phải mất tổng cộng năm chu kì nhịp. Nhưng với một cấu trúc đường ống có thể thực hiện đồng thời song song những công đoạn trên, pentium tạo ra một phương thức làm việc như sau: khi lệnh thứ (n) vừa chuyển sang công đoạn thứ hai thì một lệnh mới thứ (n+1) được đưa ngay vào công đoạn thứ nhất v.v… Nhờ đó cả thảy có 5 lệnh sẽ cùng được xử lí đồng thời trên một đường ống và có thể coi mỗi lệnh chỉ được xử lí trong một chu kì nhịp đông hồ. Hơn thế nữa, Pentium lại có đến hai đường ống gọi tên là U và V được chế tạo hoạt động song song với nhau. Về mặt lí thuyết, nó sẽ có khả năng thi hành cùng một lúc hai lệnh. Tuy nhiên, thực tế không phải lúc nào cũng thực hiện được điều đó vì hai lệnh kế tiếp nhau thường phụ thuộc vào nhau và lúc này chỉ có thể xử lí chúgn một cách tuần tự. Một mạch đặc biệt sẽ kiểm tra tính phụ thuộc dữ liệu đó xem chúng có yêu cầu phải liên kết trong quá trình xử lí hay không. Nếu Khoa CNTT Trang 42 KTMT
  43. 43. Gi¸o tr×nh vi xö lý không phụ thuộc, hai lệnh sẽ được gửi tới hai đường ống theo đúng thứ tự. Quá trình có thể dẫn giải như sau:trong công đoạn một, lệnh hiện tại sẽ đưa vaod đơn vị giải mã của đường ống U, lệnh kế tiếp vào đơn vị giải mã của đường ống V. Nếu trong công đoạn hai, mạch đặc biệt nói trên xác định có thể thực hiện đồng thời hai lệnh thì mỗi lệnh sẽ trải qua các công đoạn còn lại trong mỗi đường ống của nó, ngược lại thì lệnh trong ống U sẽ trải qua công đoạn kế tiếp như bình thường còn lệnh kế tiếp trong ống V sẽ được chuyển qua thi hành trong ống U như là lệnh theo sau lệnh hiện tại. Bộ nhớ cache nội bộ 16 kbyte (cache cấp một) Pentium có hai bộ nhớ cache rieng biệt, một dành cho số liệu và một dành cho lệnh. Do tốc độ nhanh lại được tích hợp ngay trong chip vi xử lí nên các lệnh và dữ liệu ở đây có thể được truy cập rất nhanh. Mỗi cache có dung lượng 8kbyete gồm hai tuyến, 128 hàng cache, mỗi hàng dài 32byte. Cả hai cache này có thể được truy xuất đồng thời từ hai đường ống U và V nhờ vào cấu trúc đan xen gấp tám (trang). Pentium có thể hoạt động nhịp nhàng với các vi xử lí khác trong chế độ đa xử lí (mỗi vi xử lí có một cache nội riêng) nhờ được cấp một giao thức đặc biệt gọi là MESI (Modified, Exclusive, Shared, Invalid). Nó cho phép việc hỗ trợ việc đồng bộ hoá giữa các cache trong một hệ thống đa xử lí. Giao thức có chứa thủ tục bus snooping cho phép một bộ xử lí thăm dò và xử lí các thông tin được trữ trong các bộ nhớ cache của các bộ xử lí khác trong hệ thống. Vùng đệm đích rẽ nhánh BTB. Xét trường hợp khi CPU thực hiện một lệnh nhảy (JUMP). Lúc này, thay vì tiếp tục với lệnh kế tiếp trong bộ nhớ thì việc thi hành chương trình lại được tiếp tục với một lệnh hoàn toàn khác tại địa chỉ đích của lệnh nhảy. Điều đó dẫn tới việc phải "tống" lệnh kế tiếp trên, vốn đã nằm sẵn trong đường ống, ra ngoài và phải nạp một lệnh mới vào đường ống. Kết quả là hiệu suất của bộ xử lí sẽ bị giảm xuống vì phải mất đi một vài chu kì nhịp đồng hồ cho quá trình trên. Để khắc phục tình trạng này, petium có một vùng nhớ đệm gọi là vùng đệm đích rẽ nhánh BTB (nghĩa là vùng đệm dành cho các lệnh nhảy- IF/THEN). Nó được sử dụng trong công đoạn giải mã lệnh 1 (Decode 1) của tất cả các lệnh nhảy gần (NEAR JUMP). Nếu lệnh nhảy được thi hành, CPUsẽ cất cả địa chỉ lệnh nhảy và địa chỉ Khoa CNTT Trang 43 KTMT

×