Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ: Bài 7 giúp người học hiểu về "Thiết kế bộ xử lý". Nội dung trình bày cụ thể gồm có: Quan điểm về cấu tạo CPU, các bước thiết kế một CPU, vấn đề thiết kế datapath, thiết kế bộ xử lý MIPS thu gọn, cấu trúc các lệnh trong CPU MIPS thu gọn | Bài 07: Thiết kế bộ xử lý Phạm Tuấn Sơn ptson@ Quan điểm về cấu tạo CPU • William Stallings – Registers – ALU – CU – Internal bus Mục tiêu: hiểu được cấu tạo và hoạt động của CPU • Patterson & Hennessy – Datapath – Control Mục tiêu: thiết kế CPU 2 Các bước thiết kế một CPU 1. Phân tích kiến trúc bộ lệnh (ISA) ⇒ các yêu cầu về datapath – – – Trình bày từng lệnh dưới dạng register transfers language (RTL) để thấy rõ ý nghĩa các các lệnh datapath phải có thành phần lưu trữ (bộ nhớ chính / cache) cho các thanh ghi trong kiến trúc bộ lệnh datapath phải hỗ trợ thực thi tất cả các lệnh 2. Lựa chọn các khối mạch cần thiết để xây dựng datapath – – Khối mạch tổ hợp Khối mạch tuần tự 3. Lắp ráp các khối mạch đáp ứng yêu cầu bộ lệnh 4. Phân tích mỗi lệnh để xác định các tín hiệu điều khiển cần thiết 5. Thiết kế mạch cho các tín hiệu điều khiển Vấn đề thiết kế datapath • Vấn đề: xây dựng một khối datapath phức tạp để xử lý một lệnh (nạp lệnh à thực thi lệnh à ) sẽ khó khăn và không hiệu quả • Giải pháp: chia nhỏ quá trình xử lý một lệnh thành các công đoạn nhỏ (stages), xây dựng khối xử lý cho từng công đoạn rồi lắp ráp thành datapath – Các công đoạn nhỏ dễ thiết kế – Dễ thay đổi, tối ưu một công đoạn mà ít ảnh hưởng tới các công đoạn khác Thiết kế bộ xử lý MIPS thu gọn • Bộ xử lý MIPS thu gọn gồm 9 lệnh – – – – – – – – – add sub and or lw sw beq slt j $1, $2, $3 $1, $2, $3 $1, $2, $3 $1, $2, $3 $1, 0($2) $1, 0($2) $1, $2, NHAN $1, $2, $3 NHAN • Tại sao là 9 lệnh này .
