วันพุธที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2552

บทที่ 12 - หน่วยควบคุมและเส้นทางข้อมูล (Control Unit and Data path)

หน่วยควบคุมและเส้นทางข้อมูล
(Control Unit and Data path)
หน่วยควบคุมุม(Control Unit)
-ฟังก์ชันของโปรเซสเซอร์
- Opcode
- การกำหนดโหมดของแอ็ดเดรส
- รีจิสเตอร์
- อินพุต/เอาต์พุตโมดูลอินเทอร์เฟซ (I/O Module Interface)
- เมมโมรีโมดูลอินเทอร์เฟซ (Memory Module Interface)
- โครงสร้างการโปรเซสอินเทอร์รัพต์
- ทั้ง 6 ประการนี้เป็นสิ่งที่โปรเซสเซอร์ต้องทำ โดยการควบคุมของ“หน่วยควบคุม” (Control Unit)
ไมโครโอเปอเรชัน (Micro-Operation)
- ชุดของวงรอบคำสั่ง (Instruction Cycle) มีวงรอบเฟ็ตช์ (fetch), อินไดเร็กต์ (indirect), เอ็กซิคิวต์
(execute) และอินเทอร์รัพต์ (interrupt) เป็นหน่วยย่อย ๆ ประกอบอยู่ภายใน
- แต่ละหน่วยย่อยจะมีขั้นตอนย่อย ๆ หลายขั้นตอนที่เรียกว่า “ไมโครโอ เปอเรชัน” (Micro Operation)
- รีจิสเตอร์ในซีพียู ประกอบด้วย
- เมมโมรีแอ็ดเดรสรีจิสเตอร์ (Memory Address Register : MAR)
- เมมโมรีบัฟเฟอร์รีจิสเตอร์ (Memory Buffer Register : MBR)
- โปรแกรมเคาเตอร์ (Program Counter : PC)
- อินสตรัคชันรีจิสเตอร์ (Instruction Register : IR)
การควบคุมของโปรเซสเซอร์
- ฟังก์ชันพื้นฐานของหน่วยควบคุม
- กำหนดฟังก์ชันพื้นฐานของโปรเซสเซอร์
- อธิบาย Micro operation ที่โปรเซสเซอร์ทำ
- กำหนดฟังก์ชันที่หน่วยควบคุมต้องทำเพื่อให้เกิด Micro Operation
- ฟังก์ชันพื้นฐานของโปรเซสเซอร์
- ALU
- รีจิสเตอร์
- เส้นทางข้อมูลภายใน
- หน่วยควบคุม
- กลุ่มของ Micro operation
- ย้ายข้อมูลจากรีจิสเตอร์หนึ่งไปยังรีจิสเตอร์อื่น
- ย้ายข้อมูลจากรีจิสเตอร์ไปยังอินเทอร์เฟซภายนอก เช่น บัสของระบบ
- ย้ายข้อมูลจากอินเทอร์เฟซภายนอกเข้ามายังรีจิสเตอร์
- ทำโอเปอเรชันทางด้านคณิตศาสตร์และตรรกะ โดยใช้รีจิสเตอร์สำหรับอินพุตและเอาต์พุต
- งานหลักของหน่วยควบคุม
- การจัดลำดับ (Sequencing)
- การเอ็กซิคิวต์ (Execution)
สัญญาณควบคุม (Control Signal)
- อินพุตของหน่วยควบคุม
- สัญญาณนาฬิกา (Clock)
- อินสตรัคชันรีจิสเตอร์ (Instruction register)
- แฟ็ก (Flag)
- สัญญาณควบคุมจากคอนโทรลบัส (Control signals from control bus)
- เอาต์พุตของหน่วย
- สัญญาณควบคุมภายในโปรเซสเซอร์ (Control signals within the processor)
- สัญญาณควบคุมไปยังคอนโทรลบัส (Control signals to control bus)
Hardware Structure
- อินพุตของหน่วยควบคุม
- สัญญาณนาฬิกา (Clock)
- อินสตรัคชันรีจิสเตอร์ (Instruction register)
- แฟ็ก (Flag)
- สัญญาณควบคุมจากคอนโทรลบัส (Control signals from control bus)
- หน่วยควบคุมอย่างง่ายจะมีอินพุตเป็นตรรกะเฉพาะอย่างในแต่ละ opcode ซึ่งทำได้โดยใช้ “ตัวถอดรหัส” (Decoder)

ไมโครโปรแกรม (Microprogram)
- กำหนดขึ้นครั้งแรกในช่วงปี 1950 โดย M.V.Wilk
- ไม่ค่อยเกิดผลมากนัก เนื่องจากต้องใช้หน่วยความจำที่เร็วแต่ราคาไม่สูงมากนัก
- ข้อมูลใน Datamation ในปี 1964 เขียนไว้ว่าในขณะนั้นยังไม่มีระบบไมโครโปรแกรมใช้งานเลย
- System/360 ของ IBM ได้เปิดตัวโดยมีโมดูลใหญ่เป็นไมโครโปรแกรมในช่วงไม่นานมานี้
- สิ่งหนึ่งที่มีการนำไมโครโปรแกรมมาใช้ประโยชน์ก็คือหน่วยควบคุมของโปรเซสเซอร์
- โปรเซสเซอร์ CICS จะแสดงโครงสร้างของหน่วยควบคุมแบบไมโครโปรแกรม
- แต่ละไมโครโอเปอเรชันจะอธิบายในรูปแบบของสัญลักษณ์
- สัญลักษณ์คือภาษาที่เรียกว่า “ภาษาไมโครโปรแกรม”(Microprogramming language)
- แต่ละบรรทัดเป็นชุดของไมโครโอเปอเรชันที่เกิดขึ้นใน 1 เวลา รู้จักในชื่อ“ไมโครอินสตรัคชัน”(Microinstruction)
- ลำดับของคำสั่งรู้จักในชื่อของ “ไมโครโปรแกรม”(Microprogram) หรือ “เฟิร์มแวร์”(Firmware)
การจัดลำดับ Micro Intruction
- ข้อพิจารณาการออกแบบ
- ขนาดของไมโครอินสตรัคชัน
- เวลาในการสร้างแอ็ดเดรส
- เทคนิคการจัดลำดับ
- ใช้ 2 แอ็ดเดรสฟิลด์ (two address fields)
- ใช้แอ็ดเดรสฟิลด์เดียว (single address field)
- รูปแบบที่เป็นตัวแปร (variable format)

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น