0.3 Tổ chức bộ vi xử lý  (Page 3/11)

3. Thi hành lệnh:

Tuỳ theo loại lệnh mà một trong ba nhiệm vụ sau đây được thực hiện:

- Liên hệ tới bộ nhớ

MAR  Địa chỉ do ALU tính tuỳ theo kiểu định vị (Rs2).

MBR  Rs1

Địa chỉ hiệu dụng do ALU tính được đưa vào MAR và thanh ghi nguồn Rs1 được đưa vào MBR để được lưu vào bộ nhớ trong.

- Một lệnh của ALU

Ngã ra ALU  Kết quả của phép tính

ALU thực hiện phép tính xác định trong mã lệnh, đưa kết quả ra ngã ra.

- Một phép nhảy

Ngã ra ALU  Địa chỉ lệnh tiếp theo do ALU tính.

ALU cộng địa chỉ của PC với độ dời để làm thành địa chỉ đích và đưa địa chỉ này ra ngã ra. Nếu là một phép nhảy có điều kiện thì thanh ghi trạng thái được đọc quyết định có cộng độ dời vào PC hay không.

4. Thâm nhập bộ nhớ trong hoặc nhảy lần cuối

Giai đoạn này thường chỉ được dùng cho các lệnh nạp dữ liệu, lưu giữ dữ liệu và lệnh nhảy.

- Tham khảo đến bộ nhớ:

MBR  M[MAR] hoặc M[MAR] MBR

Số liệu được nạp vào MBR hoặc lưu vào địa chỉ mà MAR trỏ đến.

- Nhảy:

If (điều kiện), PC  ngả ra ALU

Nếu điều kiện đúng, ngã ra ALU được nạp vào PC. Đối với lệnh nhảy không điều kiện, ngả ra ALU luôn được nạp vào thanh ghi PC.

5. Lưu trữ kết quả

Rd  Ngã ra ALU hoặc Rd  MBR

Lưu trữ kết quả trong thanh ghi đích.

Ngắt quãng (interrupt)

Ngắt quãng là một sự kiện xảy ra một cách ngẫu nhiên trong máy tính và làm ngưng tính tuần tự của chương trình (nghĩa là tạo ra một lệnh nhảy). Phần lớn các nhà sản xuất máy tính (ví dụ như IBM, INTEL) dùng từ ngắt quãng để ám chỉ sự kiện này, tuy nhiên một số nhà sản xuất khác dùng từ “ngoại lệ”, “lỗi”, “bẩy” để chỉ định hiện tượng này.

Bộ điều khiển của CPU là bộ phận khó thực hiện nhất và ngắt quãng là phần khó thực hiện nhất trong bộ điều khiển. Để nhận biết được một ngắt quãng lúc đang thi hành một lệnh, ta phải biết điều chỉnh chu kỳ xung nhịp và điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của máy tính.

Người ta đã nghỉ ra “ngắt quãng” là để nhận biết các sai sót trong tính toán số học, và để ứng dụng cho những hiện tượng thời gian thực. Bây giờ, ngắt quãng được dùng cho các công việc sau đây:

• Ngoại vi đòi hỏi nhập hoặc xuất số liệu.
• Người lập trình muốn dùng dịch vụ của hệ điều hành.
• Cho một chương trình chạy từng lệnh.

• Làm điểm dừng của một chương trình.
• Báo tràn số liệu trong tính toán số học.
• Trang bộ nhớ thực sự không có trong bộ nhớ.
• Báo vi phạm vùng cấm của bộ nhớ.
• Báo dùng một lệnh không có trong tập lệnh.
• Báo phần cứng máy tính bị hư.
• Báo điện bị cắt.

Dù rằng ngắt quãng không xảy ra thường xuyên nhưng bộ xử lý phải được thiết kế sao cho có thể lưu giữ trạng thái của nó trước khi nhảy đi phục vụ ngắt quãng. Sau khi thực hiện xong chương trình phục vụ ngắt, bộ xử lý phải khôi phục trạng thái của nó để có thể tiếp tục công việc.

Để đơn giản việc thiết kế, một vài bộ xử lý chỉ chấp nhận ngắt sau khi thực hiện xong lệnh đang chạy. Khi một ngắt xảy ra, bộ xử lý thi hành các bước sau đây:

1. Thực hiện xong lệnh đang làm.
2. Lưu trữ trạng thái hiện tại.
3. Nhảy đến chương trình phục vụ ngắt
4. Khi chương trình phục vụ chấm dứt, bộ xử lý khôi phục lại trạng thái cũ của nó và tiếp tục thực hiện chương trình mà nó đang thực hiện khi bị ngắt.