�ݺ�ߣ

CHƯƠNG 5
MỨC MÁY THÔNG
THƯỜNG

Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử 1 / 50

Địa chỉ logic và địa chỉ vật lý


Địa chỉ logic và địa chỉ vật lý
 Xét đoạn bộ nhớ có địa chỉ thay đổi từ 0000h ÷
FFFFh (chiều dài đoạn là 64 KB).
 Địa chỉ logic hay offset: địa chỉ trong một
đoạn, là độ lệch (offset) từ vị trí 0 của một đoạn
cho trước.
 Ví dụ : như địa chỉ logic 0010h của đoạn mã
trong hình trên sẽ có địa chỉ thật sự là 28000h +
0010h = 28010h.
 Địa chỉ này gọi là địa chỉ vật lý. Địa chỉ vật lý
chính là địa chỉ thật sự xuất hiện ở bus địa chỉ,
nó có chiều dài 20 bit

Khuôn dạng lệnh

Opcode
(a)

Opcode Address
(b)

Opcode Address 1 Address 2

(c)


  Chương trình bao gồm một dãy các chỉ thị,
mỗi chỉ thị chỉ rõ một hành động cụ thể nào đó
 Một phần chỉ thị gọi là Opcode – mã phép
toán
 Chỉ thị có thể không có địa chỉ hoặc có nhiều
địa chỉ


 Các tiêu chuẩn thiết kế khuôn dạng chỉ thị
1. Chỉ thị ngắn tốt hơn chỉ thị dài
2. Có đủ chỗ trong chỉ thị để biểu diễn tất cả các
thao tác
3. Độ dài word của máy là bội số nguyên của chiều
dài ký tự: nếu mã ký tự có k bit thì chiều dài word
cần phải là k, 2k, 3k, …  tránh lãng phí không
gian nhớ chứa ký tự
4. Số bit trong trường địa chỉ càng ngắn càng tốt


 Mở rộng mã chỉ thị
 Chỉ thị có (n+k) bit:
 opcode: dài k bit  có 2k chỉ thị
 address: dài n bit  đánh được 2n ô nhớ
 Nếu
 opcode: dài k-1 bit  có 2k-1 chỉ thị
 address: dài n+1 bit  đánh được 2n+1 ô nhớ
  số chỉ thị chỉ còn một nửa, số ô nhớ tăng gấp
đôi


 Ví dụ: xét một máy có chỉ thị dài 16 bit: 16 chỉ thị 3
địa chỉ
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Opcode Address 1 Address 2 Address 3


 Nếu nhà thiết kế cần 15 chỉ thị 3 địa chỉ, 14 chỉ
thị 2 địa chỉ, 31 chỉ thị 1 địa chỉ, 16 chỉ thị
không có địa chỉ nào làm thế nào?


0000 xxxx yyyy zzzz
Mã chỉ 0001 xxxx yyyy zzzz 15 chỉ thị
thị 4 bit … 3 địa chỉ
1101 xxxx yyyy zzzz
1110 xxxx yyyy zzzz

1111 0000 yyyy zzzz
Mã chỉ 1111 0001 yyyy zzzz 14 chỉ thị
thị 8 bit …
1111 1100 yyyy zzzz
2 địa chỉ
1111 1101 yyyy zzzz

1111 1110 0000 zzzz
Mã chỉ 1111 1110 0001 zzzz

thị 12 …

bit
1111 1110 1110 zzzz 31 chỉ thị
1111 1110 1111 zzzz
1địa chỉ
1111 1111 0000 zzzz
1111 1111 0001 zzzz
…
1111 1111 1110 zzzz

1111 1111 1111 0000
Mã chỉ 1111 1111 1111 0001 16 chỉ thị
thị 16 … không có
1111 1111 1111 1110
bit địa chỉ
10 /
1111 1111 1111 1111

Bộ môn Kỹ thuật máy tính – Khoa Điện Tử

 3 khuôn dạng lệnh cơ bản
 Lệnh tham chiếu bộ nhớ
 Lệnh tham chiếu thanh ghi
 Lệnh vào/ra
 Cấu trúc khuôn dạng lệnh
 Ví dụ: Độ lớn: 16 bit, chia làm 3 phần
 Mã lệnh (opcode): 3bit
 Các thao tác: 13 bit

11 /

 Lệnh tham chiếu bộ nhớ
15 14 12 11 0
I Opcode Address

 12bit để xác định địa chỉ
 3 bit xác định mã lệnh
 1 bit để xác định kiểu định địa chỉ
 I=0: định địa chỉ trực tiếp
 I=1 định địa chỉ gián tiếp

12 /

 Lệnh tham chiếu thanh ghi
15 14 12 11 0
0 111 Thao tác thanh ghi

 Mã lệnh: 111
 Bit 15 =0

13 /

 Lệnh vào/ra
15 14 12 11 0
1 111 Thao tác vào/ra

 Mã lệnh: 111
 Bit 15 =1

14 /

 Một số lệnh cơ bản
 Tham chiếu thanh ghi
Ký hiệu I=0 I=1 Mô tả
AND 0xxx 8xxx And từ nhớ vào thanh ghi AC
ADD 1xxx 9xxx Add từ nhớ vào thanh ghi AC
LDA 2xxx Axxx Load từ nhớ vào thanh ghi AC
STA 3xxx Bxxx Lưu nội dung của thanh ghi AC vào bộ nhớ
BUN 4xxx Cxxx Rẽ nhánh không điều kiện
BSA 5xxx Dxxx Rẽ nhánh và lưu lại địa chỉ cũ
ISZ 6xxx Exxx Tăng và skip nếu nội dung bằng 0

 Ví dụ: 15 14 12 11 0
AND (I=0) 0 000 xxx ( 0xxx )

15 14 12 11 0
AND (I=1) 1 000 xxx ( 8xxx )

15 /

Ký hiệu Mô tả
 Tham chiếu vào ra
CLA 7800 Xóa thanh ghi AC
 Ví dụ:
CLE 7400 Xóa bit nhớ
CLA
CMA 7200 Bù của thanh ghi AC
15 14 12 11 0
CME 7100 Bù của bit nhớ
0 111 1000 0000 0000
CIR 7080 Quay phải thanh ghi AC và bit nhớ
INC CIL 7040 Quay trái thanh ghi AC và bit nhớ
15 14 12 11 0 INC 7020 Tăng AC
0 111 0000 0010 0000 SPA 7010 Giữ lệnh tiếp theo nếu AC dương
SNA 7008 Giữ lệnh tiếp theo nếu AC âm
SZA 7004 Giữ lệnh tiếp theo nếu AC=0
SZE 7002 Giữ lệnh tiếp theo nếu bit nhớ bằng 0
HLT 7001 Dừng máy tính

16 /

 Vào/ra
Ký hiệu Mô tả
INP F800 Nhập ký tự vào thanh ghi AC
OUT F400 Lấy ký tự ra thanh ghi AC
SKI F200 Giữ cờ đầu vào
SKO F100 Giữ cờ đầu ra
ION F080 Khởi tạo chế độ ngắt
IOF F040 Hủy bỏ chế độ ngắt

 Ví dụ: 15 14 12 11 0
INP 1 111 1000 0000 0000

15 14 12 11 0
ADD (I=1) 1 111 0000 1000 0000

17 /

Các chế độ địa chỉ
 Xác định địa chỉ của các toán hạng tham gia vào
phép toán
 Xác định địa chỉ của các từ nhớ tham gia vào phép
toán
 Các chế độ địa chỉ
 Tức thời
 Trực tiếp
 Gián tiếp qua bộ nhớ
 Gián tiếp qua thanh ghi
 Chỉ số
 Thanh ghi
 Tương đối

18 /

 Địa chỉ tức thời
 Phần địa chỉ của chỉ thị chứa chính toán hạng đó
 Không có bộ nhớ tham chiếu để lấy dữ liệu
 Thực hiện nhanh
 Phạm vi bị giới hạn

Instruction
Opcode Operand

19 /

 Trực tiếp
 Địa chỉ trong chỉ thị là địa chỉ của ô nhớ chứa toán hạng

Instruction

Opcode Address A
Memory

Operand

20 /

 Gián tiếp qua bộ nhớ
 Địa chỉ trong lệnh là địa chỉ ô nhớ chứa địa chỉ thứ 2. Địa
chỉ thứ 2 là địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng
Address 2
Instruction
Opcode Address A
Memory
Pointer to operand

Operand

21 /

 Gián tiếp qua thanh ghi
 Địa chỉ trong lệnh là địa chỉ thanh ghi. Nội dung
thanh ghi là địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng
Instruction
Opcode Register Address R
Memory

Registers

Pointer to Operand Operand

22 /

 Chỉ số
 Địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng được xác định bằng cách
cộng địa chỉ trong lệnh với nội dung thanh ghi chỉ số
Instruction
Opcode Register R Address A
Memory
Registers

Pointer to Operand
+ Operand

23 /

 Tương đối
 Địa chỉ ô nhớ chứa toán hạng được xác định
bằng cách cộng địa chỉ trong lệnh với nội dung
thanh ghi PC

24 /

 Thanh ghi
 Trường địa chỉ của chỉ thị chứa số của thanh ghi đang
chứa tóan hạng.
Instruction
Opcode Register

Address
Registers

Operand

25 /

Hoạt động của một phần tử (cell) nhớ

26 /

Thao tác đọc bộ nhớ - Bước 1

CPU gửi ra tín hiệu điều khiển Memory
Request và Read để cho biết nó có yêu cầu
đọc bộ nhớ
CPU Read Memory
Memory request

Data bus

Address bus

CPU places address (XXXX) of the
memory location on the address bus

27 /


Accessed location at XXXX

CPU Read Memory
Memory request

Data bus

Address bus

Memory places data from the
accessed location onto the data bus

28 /


The CPU removes the Memory Request
and Read signals

CPU Read Memory
Memory request
Register
Data bus

Address bus

CPU latches the data into a register

29 /

Thao tác ghi bộ nhớ - bước 1

The CPU sends out a Memory Request control
signal to indicate that it wants to perform a
memory operation
CPU Memory
Memory request

Data bus

Address bus

CPU places address (YYYY) of the
memory location on the address bus

30 /


The CPU sends out a Write control signal to
indicate that valid data is available on the data
bus
CPU Write Memory
Memory request
Register
Data bus

Address bus

CPU places the data from a register
onto the data bus

31 /


The CPU removes the Write signal to complete
the memory write operation

CPU Write Memory
Memory request
Register Accessed location
Data bus at YYYY

Address bus

Memory copies the data bus into the
accessed location

32 /

Lược đồ nhớ
 Là cách mô tả bộ nhớ của hệ thống thông qua hàng dọc;
có nghĩa là biểu diễn mô hình ma trận nhớ trong đó các
hàng sẽ tương ứng với các đơn vị nhớ. Trong một vùng
địa chỉ nhớ gồm các phân vùng nhỏ chứa các nguồn tài
nguyên riêng biệt

Địa chỉ cao

Địa chỉ thấp

33 /

Lược đồ nhớ
 Kích thước các dữ liệu được lưu trong bộ nhớ chính là số
lượng các bit có thể lưu trong một đơn vị nhớ là cố định và
chính bằng số các cột trong ma trận nhớ đó
 Một đoạn dữ liệu:
 Các đoạn mã của chương trình, các dữ liệu…
 Được lưu trong một địa chỉ duy nhất hay chính là các hàng
trong bộ nhớ đó.
 Một số đoạn trong bộ nhớ được thiết kế dành riêng cho các
mục đích đặc biệt
 Ví dụ: BIOS, Hệ điều hành

34 /

Lược đồ nhớ

 Kích thước không gian nhớ: số lượng các đơn vị
nhớ
 Ví dụ: không gian nhớ 2m, m là đường địa chỉ cần
có của bộ VXL
 Đỉnh của bộ nhớ có địa chỉ là
FFFFF = 1111 1111 1111 1111 1111.
 Bộ VXL truy cập vào địa chỉ cao nhất của bộ nhớ bằng
cách đặt tất cả các đường địa chỉ đều bằng 1
 Bộ VXL có 20 đường địa chỉ:
Không gian địa chỉ nhớ sẽ là 220=1048 576=1MB
35 /

Lược đồ nhớ
 Số phân vùng (partition)
Số phân vùng:= (địa chỉ cao –địa chỉ thấp) +1

 Hãy tính số phân vùng cho BIOS với
 Địa chỉ cao: FFFF=65535
 Địa chỉ thấp: FF00=65280

36 /

Bộ giải mã địa chỉ ( Address Decoding )

 Giải mã địa chỉ là một cách sử dụng địa chỉ để cho
phép tại một thời điểm chỉ có một thiết nhớ làm việc
trong khi các thiết bị khác không được cấp phép.
 Địa chỉ đầy đủ được chia ra làm hai nhóm;
 Nhóm thứ nhất được sử dụng để xác định thiết bị nhớ
 Nhóm thứ hai xác định đơn vị nhớ trong thiết bị nhớ được
lựa chọn

37 /

 Để chia một địa chỉ ra thành hai nhóm như trên cần
phải biết được độ lớn của thiết bị nhớ đó và không gian
nhớ là bao nhiêu?
 Kích thước không gian nhớ của thiết bị : 2m, m là số
đường địa chỉ đến thiết bị đó
am-1 am-2 am-3 … ak ak-1 ak-2 … a2 a1 a0

m-k bit dùng để xác định thiết bị nhớ
k bit còn lại được nối trực tiếp đến thiết bị nhớ
 Ta thấy, các bit có trọng số cao luôn để thực hiện việc
cho phép hay không cho phép thiết bị nhớ hoạt động,
các bit có trọng số thấp được dùng để truy cập vào đơn
vị nhớ.
38 /

 Ví dụ, một thiết bị nhớ có 28 đường địa chỉ , ta có
228=256Mega đơn vị nhớ. Có nghĩa là phải sử dụng
28 bit địa chỉ để xác định đơn vị nhớ trong thiết bị đó.
Tất cả các Bit còn lại trong địa chỉ đầy đủ đó sẽ được
sử dụng để kích hoạt hay không kích họat thiết bị.
 Bộ VXL cũng thông qua các bit còn lại này để xác
định bộ nhớ sẽ được đặt ở đâu trong lược đồ nhớ.

39 /

 Kích thước bộ nhớ cùng với số lượng các
đường địa chỉ cần thiết để truy cập vào tất cả
các đơn vị nhớ trong lược đồ nhớ đó.
Kích thước nhớ Số đường dữ liệu Kích thước nhớ Số đường dữ liệu
1K 10 256MEG 28
256K 18 1GIG 30
1MEG 20 4GIG 32
16MEG 24 64GIG 36

40 /

 Ví dụ: Có một bộ VXL có không gian nhớ là 256Meg
đang có địa chỉ là 35E3C03 truy cập vào một thiết bị nhớ
có dung lượng là 16Meg. Vậy
 Cần bao nhiêu đường địa chỉ để cho phép kích hoạt thiết
bị nhớ có không gian nhớ là 16 Meg này?
 Địa chỉ nào trong thiết bị nhớ 16 Meg là địa chỉ sẽ được sử
dụng để truyền nhận dữ liệu
 Địa chỉ thấp nhất trong bản đồ nhớ của thiết bị nhớ 16
Meg là bao nhiêu?
 Địa chỉ cao nhất trong bản đồ nhớ của thiết bị nhớ 16 Meg
là bao nhiêu?

41 /

 Ví dụ: Có một bộ VXL có không gian nhớ là 256Meg đang có địa chỉ là
35E3C03 truy cập vào một thiết bị nhớ có dung lượng là 16Meg. Vậy
 Số đường địa chỉ để cho phép kích hoạt thiết bị nhớ có không gian
nhớ 16M là:
 256M = 228  có 28 đường địa chỉ
 16M=224  có 24 đường địa chỉ
 Như vậy cần có 4 đường địa chỉ từ 28 – 24 để kích hoạt không
gian nhớ 16M
 Địa chỉ từ 23 – 0 là địa chỉ được sử dụng để truyền nhận dữ liệu
 35E3C03 = 0011 0101 1110 0011 1100 0000 0011
0011 | 0000 0000 0000 0000 0000 0000 – địa chỉ thấp nhất
0011 | 1111 1111 1111 1111 1111 1111 – địa chỉ cao nhất

42 /

Các kiểu chỉ thị
 Các chỉ thị vận chuyển dữ liệu: vd: copy dữ liệu
 Các chỉ thị cho phép toán 2 ngôi
 Các chỉ thị cho phép tóan một ngôi
 Các chỉ thị so sánh và nhảy có điều kiện
 Các chỉ thị gọi chương trình con
 Các chỉ thị lặp
 Các chỉ thị vào/ra

43 /

�ݺ�ߣ

BGKTMT Ch5 mức máy qui ước

More Related Content

BGKTMT Ch5 mức máy qui ước