پاورپوینت CPU Structure

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

معماریهای مختلف CPU

• سازمان تک انباره ای
• 
  
• سازمان چند رجیستری مانند SPARC, MIPS, Alpha,
• 
  
• سازمان پشته ای

  مثال: ماشین های X86 دارای یک معماری با مجموعه دستورات پیچیده ای است که تمامی جنبه های معماری های فوق را در بر میگیرد.

اسلاید ۲ :

اهمیت معماری CPU  چقدر است؟

• استفاده کننده نهائی:

  هیچ!

• برنامه نویس سطح بالا

   خیلی کم. تا حدی که بتواند کامپایلر مناسب را انتخاب نموده و عملکرد برنامه را بهینه کند.

• برنامه نویس سطح پائین/ طراح OS

  این افراد باید اطلاعات کافی در مورد رجیسترها، ساختار حافظه، انواع داده های موجود و عملکرد دستورات  داشته باشند.

• طراحان کامپیوتر:

این افراد نیز باید اطلاعات فوق را داشته باشند تا بتوانند اجزا سخت افزای مورد نیاز را انتخاب کنند.

اسلاید ۳ :

ساختار رجیسترها

• یکی از مهمترین ویژگی های تعیین کننده برا ی یک CPU ساختار رجیسترهای داخلی آن است. این رجیستر ها به دو دسته تقسیم بندی میشوند:
• رجیسترهائی که استفاده کننده آنها را می بیند! و میتواند از طریق برنامه نویسی به آنها دسترسی داشته باشد

–Data registers

–Address registers

• index register
• segment pointer
• stack pointer

–Condition codes (flags)

• رجیسترهائی که برای کنترل و نگهداری وضعیت CPU بکار میروند. این رجیسترها توسط واحد کنترل برای اجرای دستورات مورد استفاده واقع میشوند.

–Program counter

–Instruction register

اسلاید ۴ :

سازمان تک انباره ای

• یک آکومولاتور
• مشابه با کامپیوتر پایه

فصل پنجم

اسلاید ۵ :

سازمان رجیستر عمومی

• GENERAL REGISTER
• تمامی رجیسترها می توانند به عنوان اپراند دستورالعملهای ALU بکار برده شوند.
• مثال : رجیسترهای داده در پردازنده پنتیوم

اسلاید ۶ :

مجموعه رجیسترهای عمومی و ALU مشترک

در شکل فوق:

• خروجی هر رجیستر به دو MUX متصل شده است. اینکار باعث میشود تا هر یک از آنان را بتوان آزادانه بعنوان مبدا عملیات ALU انتخاب نمود.
• برای اینکه بتوان خروجی ALU را به هر یک از رجیستر ها منتقل نمود این خروجی به ورودی تمام رجیسترها متصل شده و علاوه بر آن با استفاده از یک دیکودر مقصد عملیات را مشخص میکنیم.
• یک ALU ممکن است که قادر به انجام عملیات مختلفی باشد، برای انتخاب یک عمل مورد نیاز از خطوط کنترلی OPR استفاده میشود.

اسلاید ۷ :

مثالی از عملیات ALU

برای مثال فرض کنید که میخواهیم میکرو اپریشن زیر را انجام دهیم:

R1 ß R2 + R3

• برای انجام این عمل واحد کنترل باید سیگنالهای لازم را برای انتخاب ورودیهای متناسب دیکودر MUXA, MUXB, و ALU انتخاب نماید:

.۱تعیین مقدار مناسب برای ورودی  MUXA یعنی S1  طوری که محتوی رجیستر R2 در روی باس  A قرار گیرد.

.۲تعیین مقدار مناسب برای ورودی  MUXB یعنی S2  طوری که محتوی رجیستر R3 در روی باس  B قرار گیرد.

.۳تعیین مقدار لازم برای ورودی OPR که ALU را وادار به انجام عمل جمع A+B  نماید.

.۴در نهایت انتخاب مقدار مناسب برای دیکور D  به نحویکه خروجی ALU را به رجیستر R1 منتقل نماید.

اسلاید ۸ :

قالب دستورالعملها

• انتخاب عمل در ALU
• انتخاب رجیسترهای مبدا

–مولتی پلکسر ۱

–مولتی پلکسر ۲

• انتخاب رجیستر مقصد

–دیکدر

• این چهار قسمت قبل از وارد شدن پالس ساعت باید آماده یاشند.
• ALU از مدارات بسیار سریع ساخته میشود تا نتیجه را سریعتر آماده کند.

اسلاید ۹ :

عملیات ALU

• در CPU انجام عملیات محاسباتی و منطقی بر عهده ALU است. عمل شیفت را میتوان توسط یک Shifter که قبل و یا بعد از ALU قرار میگیرد انجام داد. در مواردی هم ممکن است عمل شیفت توسط خودALU انجام شود. در فصل ۴ طراحی چنین ALU را دیدیم که عملیات آن در جدول مقابل ذکر شده است.

اسلاید ۱۰ :

مثال

• برای انجام میکرواپریشن زیر

R1 ß R2 – R3

 میبایست کلمه کنترلی بصورت زیر انتخاب شود:

همانطور که قبلا دیدیم یک راه پیاه سازی واحد کنترل استفاده از میکروپروگرامینگ است که در آن هر کلمه کنترلی در یک محل از حافظه ROM ذخیره خواهد شد.