Câu 3 : 1. Sơ đồ cấu trúc bên trong của BVXL 8, 16 bit.

< hình vẽ >

2. Giải thích chức năng từng bộ phận (ALU, các thanh ghi, CU): 

a. Đơn vị số học - logic (ALU)

- chứa khối logic thực hiện xử lý d.liệu

- Thực hiện các phép tính số học và logic :   and, sub, mul, div, and, or, not,...

          Shift left, Shift right, decr, incr,...

- Có hai cổng vào (in) để nhận d.liệu vào ALU và cổng ra (out) để lấy kết quả xử lý d.liệu của ALU ra ngoài.

- các thanh ghi temp1 và temp2 làm nhiệm vụ nhận d.liệu từ các nơi khác nhau bên trong BVXL thông qua bus d.liệu bên trong và lưu trữ trung gian dữ liệu trong quá trình xử lý d.liệu trong ALU.

Tương tự, cổng ra kết nối với bus d.liệu bên trong do đó kết quả phép toán có thế đc ra tới các nơi khác nhau, d.liệu thường được đưa tới nơi bộ cộng.

- các lệnh máy đc ALU xử lý có thể là 1 hay 2 toán hạng.

- Lệnh máy đc đọc từ BN vào BVXL đc giải mã nhờ bộ giải mã lệnh để tạo ra chuỗi các tín hiệu đi tới ALU đ.khiển quá trình x.lý d.liệu trong ALU.

b. Các thanh ghi : đc chia thành nhóm theo mục đích s.dụng

- Nhóm thanh ghi dùng chung:

+ Thanh ghi A (bộ cộng), B, C, D, E, H, L : 8 bit

+ để xử lý 16 bit, có các lệnh thực hiện với các cặp thanh ghi BC, CE, HL

- Các thanh ghi khác : thanh ghi trạng thái (SR), con trỏ ngăn xếp (SP), thanh đếm lệnh (PC), thanh ghi lệnh (instruction register),...

* Thanh ghi tổng A (accumulator): 

- tham gia phần lớn các phép tinh

- độ dài của thanh tổng có thể tính bằng độ dài từ hoặc gấp đôi độ dài từ của BVXL.

- những lệnh I/O với ngoại vi là nhóm lệnh trao đổi byte d.liệu giữa thanh ghi tổng A với các thanh ghi của điều khiển ngoại vi. 

- Lệnh nhập d.liệu IN PORT là lệnh đọc d.liệu từ cổng của ngoại vi vào thanh ghi A và OUTPORT là đọc nội dung thanh ghi A ra port ngoại vi.

* Thanh đếm chương trình PC (program counter)

- 1 chương trình đc BVXL thực hiện phải chứa trong BN chính. PC chứa đ.chỉ của lệnh trong BN và chỉ ra cho BVXL biết lệnh tiếp theo nằm ở ngăn nhớ nào để lấy ra thực hiện.

- trong các BVXL công nghệ cao có cơ chế quản lý BN ảo. Cơ chế đánh địa chỉ ảo có sự biến đổi đ.chỉ ảo thành đ.chỉ VL        nội dung của đ.chỉ lệnh sẽ phức tạp.

* Thanh ghi trạng thái SR (status register)

- dùng để ghi kết quả của các lệnh k.tra, s.sánh và 1 số lệnh tính toán với các thanh ghi

- thanh ghi trạng thái còn đgl thanh ghi cờ, s/dụng các bit cờ có thể thực hiện rẽ nhánh chương trình = các lệnh nháy và rẽ nhánh có đ.kiện

* Con trỏ ngăn xếp SP (stack pointer)

- Ngăn xếp là BN có cơ chế truy cập theo kiểu LIFO, luôn đc truy cập ở đỉnh TOP. Nó làm nhiệm vụ lưu trữ những thông tin phải dùng đi dùng lại nhiều lần. 

- Các lệnh tác động đến ngăn xếp: call, ret, int, ...

- Các lệnh chuyên dùng để cất giữ n.dung và phục hồi các thanh ghi của ngăn xếp là push và pop, các lệnh này làm thay đổi đỉnh của ngăn xếp.

- Con trỏ ngăn xếp SP chứa đ.chỉ của đỉnh ngăn xếp và n.dung của SP sẽ thay đổi mỗi khi thực hiện các lệnh vừa nêu trên

- khi khởi động hệ thống máy tính, con trỏ ngăn xếp luôn đc khởi tạo về địa chỉ đỉnh của ngăn xếp.

* Thanh ghi đ.chỉ BN và logic (memory address register and logic)

- có độ dài 16 bit, các đầu ra của nó đc điều khiển nối ra bus đ/c của h.thống máy tính để thực hiện chọn ngăn nhớ or để chọn cổng ngoại vi nào đó. 

- Trong chu kì đọc lệnh, 1 lệnh máy đc đọc từ BN, lúc này ndung thanh ghi đ/c ngăn nhớ và n.dung của thanh đếm lệnh PC là như nhau, nghĩa là thanh ghi đ.chỉ BN trỏ tới từ lệnh đang đc đọc từ BN.

- Thanh ghi đchỉ BN không thể tự động tăng hay giảm ndung mà nó nhận đchỉ lệnh từ PC, từ SP và thanh ghi chỉ số.

- Phụ thuộc vào các loại VXL, nó có thể có đ.dài khác nhau: 16, 32, 64 bit

* Thanh ghi lệnh IR (instruction register)

- chứa lệnh đang thực hiện

- như là bộ đệm duy trì ndung mã lệnh và đầu ra của IR đưa tới bộ giải mã lệnh để tạo ra chuỗi các tín hiệu điều khiển thực hiện lệnh.

c. Control Unit (đơn vị điều khiển)

- có liên hệ thông tin với t.cả các đ.vị trong BVXL bởi nó đ.khiển toàn bộ h.độg xử lý thông tin bên trong BVXL.

- kqua giải mã lệnh đc đưa đến khối logic điều khiển CL (control logic) tạo ra chuỗi các tín hiệu để đ.khiển quá trình ghi đọc với các thanh ghi bên trong, tính toán trong ALU

- từ CL, các xung tín hiệu đ.khiển đi ra bus điều khiển của h.thống tác động đến BN hoặc đơn vị I/O để thực hiện trao đổi d.liệu

- CL nhận tín hiệu đ.khiển từ bên ngoài, như tín hiệu ngắt (INT, NMI), HOLD, RESET,... để xử lý bên trog trc khi đưa ra các tín hiệu trả lời

như: chấp nhận ngắt INTA, dừng HALT,...

- CL quyết định thứ tự làm việc của từng đvị trong bộ VXL và sự trao đổi thông tin với thế giới bên ngoài chip VXL.

- CL là trung tâm đ.khiển của BVXL

3. Các vi mạch hỗ trợ cho BVXL

Mỗi loại VXL có những mạch hỗ trợ phù hợp đi theo:

- các bộ VXL công nghệ cao hiện  nay (kể từ 80386) đã có những vi mạch VLSI hỗ trợ gộp nhiều chức năng đ.khiển khác nhau đc đưa vào để có thể thành 1 CPU của 1 máy vi tính.

- Các máy tính thế hệ pentium 586/ 150 - 233 MHz với bảng mẹ PSI/ ISA có các vi mạch VLSI hỗ trợ như: 82437VX, 82438VX, ... để tạo nhịp đồng hồ, điều khiển I/O...

- Các máy vi  tính hiện nay đều có khả năng  thiết  lập ban đầu cho các vi mạch hỗ  trợ (chipset), đó  là các chế độ chipset features setup, bios features setup,...