Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 Számítógépek felépítése 3. előadás CPU, utasítás ciklus, címzés.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 Számítógépek felépítése 3. előadás CPU, utasítás ciklus, címzés."— Előadás másolata:

1 1 Számítógépek felépítése 3. előadás CPU, utasítás ciklus, címzés

2 2 3. előadás tartalma utasítás típusok, utasítás készlet a központi feldolgozó egység működése utasítás ciklus utasítás szerkezet címzési módok

3 3 Utasítás típusok

4 4 adat-töltő, adat átvitel a számítógép funkcionális részei között aritmetikai, logikai műveletek végzése adatokkal program vezérlő, vezérlésátadás a program egyik részéről egy másik részére speciális, rendszer vezérlő, hatékony működést segítő I/O, adat átvitel a számítógép és a környezete között

5 5 Adat-töltő Regiszter -> Regiszter Regiszter -> Memória Memória -> Regiszter Memória -> Memória

6 6 Aritmetikai, Logikai aritmetikai műveletek: + - * / (különféle adattípusokon) logikai függvények: AND, OR, NOT, XOR összehasonlítások, vizsgálatok léptetések

7 7 Program vezérlő feltétlen elágazás (ugró) feltételes elágazás szubrutin hívás

8 8 Rendszer vezérlő HALT, WAIT megszakítás kezelés kölcsönös kizárás megvalósítása (Test And Set)

9 9 I/O adatátvitel a periféria és a gép között periféria vezérlése

10 10 A központi feldolgozó egység feladata, kapcsolata a többi egységgel részei, felépítése működése megvalósítása

11 11 memória (MEM) központi feldolgozó egység (CPU) művelet végző egység (ALU) vezérlő egység (CU)

12 12 memória (MEM) központi feldolgozó egység (CPU) művelet végző egység (ALU) vezérlő egység (CU) adatsín címsín vezérlő sín

13 13 memória (MEM) központi feldolgozó egység (CPU) ALU CU adatsín címsín vezérlő sín regiszterek

14 14 A központi feldolgozó egység részei A központi feldolgozó egység (Central Processing Unit - CPU) részei : műveleti egység (aritmetikai logikai egység) (Arithmetic Logical Unit - ALU) vezérlő egység (Control Unit - CU) regiszterek (registers) sínek (bus)

15 15 A CPU működése A processzor utasításciklusa

16 16 Utasítás ciklus Fetch („elérés”) : Utasítás kód beolvasása Utasítás kód értelmezése (dekódolás) Operandusok beolvasása Execute („végrehajtás”) : Műveletvégzés (ALU) Eredmény tárolása Következő utasítás címének kiszámítása

17 17 memória (MEM) központi feldolgozó egység ALU CU adatsín címsín vezérlő sín utasítás tároló regiszter adat regiszterek utasítás számláló regiszter

18 18 Utasítás végrehajtás funkcionális vázlata utasítás számláló utasítás regiszter ütemező vezérlő jelek adat regiszterek tár puffer- regiszter tár cím- regiszter utasítás dekodoló aritmetikai logikai egység címsínadatsín operatív tár címképzés

19 19 Utasítás végrehajtás lépései 1. meghatározni a következő utasítás címét és a tár címregiszterébe tölteni az utasítást a tárból az utasításregiszterbe tölteni

20 20 Utasítás végrehajtás 1. utasítás számláló utasítás regiszter ütemező vezérlő jelek adat regiszterek tár puffer- regiszter tár cím- regiszter utasítás dekodoló aritmetikai logikai egység címsínadatsín operatív tár címképzés

21 21 Utasítás végrehajtás lépései 2. meghatározni (címképzés) a tár címregiszterébe tölteni az 1. adat címét adat a tárból az egyik adatregiszterbe

22 22 Utasítás végrehajtás lépései 2. utasítás számláló utasítás regiszter ütemező vezérlő jelek adat regiszterek tár puffer- regiszter tár cím- regiszter utasítás dekodoló aritmetikai logikai egység címsínadatsín operatív tár címképzés

23 23 Utasítás végrehajtás lépései 3. meghatározni (címképzés) a tár címregiszterébe tölteni az 2. adat címét adat a tárból egy másik adatregiszterbe

24 24 Utasítás végrehajtás lépései 3. utasítás számláló utasítás regiszter ütemező vezérlő jelek adat regiszterek tár puffer- regiszter tár cím- regiszter utasítás dekodoló aritmetikai logikai egység címsínadatsín operatív tár címképzés

25 25 Utasítás végrehajtás lépései 4. utasítani az aritmetikai logikai egységet a művelet elvégzésére eredmény tárolása egy adatregiszterben

26 26 Utasítás végrehajtás 4. utasítás számláló utasítás regiszter ütemező vezérlő jelek adat regiszterek tár puffer- regiszter tár cím- regiszter utasítás dekodoló aritmetikai logikai egység címsínadatsín operatív tár címképzés

27 27 Utasítás végrehajtás lépései 5. meghatározni (címképzés) a tár címregiszterébe tölteni az eredmény címét az eredmény az adatregiszterből a tárba

28 28 Utasítás végrehajtás 5. utasítás számláló utasítás regiszter ütemező vezérlő jelek adat regiszterek tár puffer- regiszter tár cím- regiszter utasítás dekodoló aritmetikai logikai egység címsínadatsín operatív tár címképzés

29 29 Utasítás végrehajtás lépések összefoglalása következő utasítás címe, elérése, előkészítése 1. adat címe, elérése, előkészítése 2. adat címe, elérése, előkészítése művelet elvégzése eredmény címe, eltárolása

30 30 Utasítás végrehajtáshoz szükséges „információk” vezérlőegységnek információ <- utasítás –elvégzendő művelet –1. adat címe (helye) –2. adat címe (helye) –erdmény címe (helye) –következő utasítás címe nem lehetne máshogy ?!

31 31 Utasítások tárolási formái utasítás szerkezet címzési módok utasítás típusok, utasítás készlet

32 32 Egy utasítás felépítése, részei műveleti kódmódósításra utaló részcímrész

33 33 Utasítás formák 4,3,2,1,0 címes utasítás formák (a megadott címek száma szerint)

34 34 4 címes utasítás forma műveleti kód 1. adat címe 2. adat címe eredmény címe következő utasítás címe

35 35 3 címes utasítás forma műveleti kód 1. adat címe 2. adat címe eredmény címe program számláló utasítás számláló regiszter, Program Counter (PC) PC := PC + utasítás hossz következő utasítás címe

36 36 2 címes utasítás forma műveleti kód 1. adat címe 2. adat címe eredmény címe az eredmény a 2. adat címére kerül

37 37 1 címes utasítás forma műveleti kód 1. adat címe 2. adat címe eredmény címe akkumulátor regiszter a 2. adat címe helyett akkumulátor regiszter, az eredmény az akkumulátor regiszterbe kerül

38 38 0 címes utasítás forma műveleti kód 1. adat címe eredmény címe akkumulátor regiszter a művelet az akkumulátor regiszteren hajtódik végre

39 39 Utasítás formák a címrész tartalma szerint

40 40 jelölések S : tárcím R : regisztercím A : akkumulátor regiszter I : közvetlen adat az utasításban MK : műveleti : tetszőleges művelet (S) : adat a tárban (R) : adat a regiszterben (A) : adat az akkumulátor regiszterben LI(n) : az n. utasítás hossza SI(n) : az n. utasítás címe

41 41 4 címes :MK S1 S2 S3 S4 (S2) -> (S3),SI(n+1) = S4 3 címes :MK S1 S2 S3 (S2) -> (S3),SI(n+1) = SI(n) + LI(n) 2 címes : MK S1 S2 (S2) -> (S2)” 1 címes :MK S1 (A) -> (A)” 0 címes (A) -> (A)”

42 42 1 R címes :MK (R) -> (R) 1 + R címes :MK R S: (S) -> (R) vagy (S) -> (S) 2 R címes :MK R1 R2 : (R2) -> (R1) 3 R címes :MK R1 R2 R3: (R2) -> (R3) közvetlen operandusú :MK I Svagy MK I (S) -> (S) I -> (A)

43 43 Címzési módok címértelmezés címmegadás

44 44 Címértelmezés műv. kódadat műv. kód 0 1 cím adat cím adat közvetlen (immediat) adatmegadás rejtett (inheritent), implicit címzés közvetlen (direkt) címzés közvetett (indirekt) címzés regiszter tár

45 45 Címmegadás műv. kód cím cím (D) adat abszolút címmegadás rövidített címmegadás bázis + D D = displacement (eltolás) vagy „offset”

46 46 Rövidített címmegadás Mihez képest számítjuk a címet : lapcímes :az adott lap kezdetétől bázisregiszteres : bázisregiszter értékétől (általában a bázisregiszter tartalma rögzített) mutatós (pointeres) : a meghatározott regiszter értékétől (a regiszter tartalma a program végrehajtása során változik, pld. PC)

47 47 Kombinált címzési módok... Címmódósítás : indexelés (vektor feldolgozása : első elem megadása, index automatikus növelése) fix utasításhossz változó utasításhossz

48 48

49 49 Az utasítások felépítése, szerkezete fix és változó utasítás hossz

50 50 Utasítások kódolása Példa : 8 bites utasításhossz, 3 bites címhossz 3 címes címzés lehetetlen 2 címes címzés : marad 2 bites műveleti kód : 4 féle utasítás 1 címes címzés : marad 5 bites műveleti kód : 32 féle utasítás 0 címes címzés : 8 bites műveleti kód : 256 féle utasítás

51 51 Utasítások kódolása műveleti kód1. cím2. cím 2 bit3 bit3 bit 00xxxyyy 01xxxyyy 10xxxyyy 11xxxyyy

52 52 Utasítások kódolása („expanding”) 3 db 2 címes utasítás 8 db 1 címes utasítás 2 bites műveleti kód 5 bites műveleti kód 2bit3bit3bit 00xxxyyy 01xxxyyy 10xxxyyy 11000yyy 11001yyy 11010yyy 11011yyy 11100yyy 11101yyy 11110yyy 11111yyy

53 53 Eltérő címzésí módú gépek programozása példa (1) Adott 4 különféle típusú gép : 0 címes gép (verem), pld.: ADD, PUSH (M), POP (M) 1 címes gép, pld.: ADD M = ACC <- (ACC) + (M) 2 címes gép, pld.: ADD X,Y = X <- (X) + (Y) 3 címes gép, pld.: ADD X,Y,Z = Z <- (X) + (Y) műveletek : MOV, ADD, SUB, DIV, MUL, (LDA,STA) Kiszámolandó : Z:= ((A+B)*C)/((D-E)*F)

54 54 Eltérő címzésí módú gépek programozása példa (2) Adatok : M - 20 bites memóriacím X,Y,Z - 20 bites memória cím, vagy 3 bites regisztercím (R0-R7) a műveleti kód rész hossza 8 bit Kérdés mindegyik géptípusra (programra) : az utasítások száma a program mérete (bit-ben) a felhasznált regiszterek száma

55 55 REG ALU FLAG AC CU IR PC

56 56 Logikai struktura adattípusok programozható regiszterek utasítás típusok (utasítás lista) utasítás formák címzési módok

57 57 Fizikai struktura operatív tár műveleti (aritmetikai logikai) egység vezérlőegység megszakítási rendszer I/O rendszer

58 58 Összefoglalás


Letölteni ppt "1 Számítógépek felépítése 3. előadás CPU, utasítás ciklus, címzés."

Hasonló előadás


Google Hirdetések