V1CP1 – week 6Central Processing Unit

2

adresbus

databus

controlebus

CPU MEMORY I/O

Blokschema computersysteem(recap)

3

n bepaalt het adresbereik – max. 2n geheugenregisters

m – vaak gelijk aan het aantal bits per register

Central Processing Unit (CPU)

Bron: Wikipedia

4

adresbus

databus

controlebus

BIU

Registers

ALUStatus register

Stack pointer

PC

ICU

Instructie register

TU

1001001001001110

1001001001001110

Opbouw van de CPU

5

Onderdelen van de CPU

CPU = Central Processing Unit ICU = Internal Control Unit TU = Timing Unit ALU = Arithmetic Logic Unit BIU = Bus Interface Unit Registers (general purpose) Program Counter (PC) Stackpointer Statusregister Instruction register

6

John von Neumann (28-12-1903 - 8-2-1957)

Stored Program Architecture

7

BIU

Registers

1001001001001110

1001001001001110

ALUStatus register

Stack pointer

PC

TU

ICU

Instructie register 1001101101100011

0011100101111010

Data en instructies staan in het geheugen

8

FInstruction

Fetch

DInstruction

Decode

EInstruction Execution

SStore Result

Von Neumann cyclus

9

Werking van een processor

1. Haal een instructie op (Fetch)- zet inhoud PC op adresbus- geef een leessignaal op controlebus- verhoog inoud van PC- plaats data van databus in Instructie Register

2. Decodeer de instructie (Decode)

3. Voer de instructie uit (Execute)

4. Sla het resultaat op (Store)

5. Ga naar 1

10

adres

data

adres stabiel

R/W

Lees cyclus Schrijf cyclusSchrijf cyclus

Bus timing

11

…etc…

C=A or B0110

C=A and B1010

C=A-B0010

C=A+B1100

C=A+10100

C=B1000

C=A0000

functief0

f1

f2

f3

Arithmetic/Logic Unit (ALU)

A B

C

statusn z v c

functie

ALU

12

0000011000001000 0x0608 Z80: LD B,8

1010011000001000 0xC608 6809: LDB #8

0000011000001000 0x0608 8080: MVI B,8

0xB72345 6809: STA 2345 Big Endian

0x324523 Z80: LD (2345),A Little Endian

High Low

Machine instructies

13

Kenmerken van een instructie

Binaire code (instruction format) Lengte (aantal geheugenadressen) Invloed op de statusvlaggen Hoe vindt de CPU de data voor de instructie

(adressing mode) Hoeveel klokcycli kost de uitvoering

14

Instructietypen

Verplaatsing (mov, ldr, str)

Bewerking Logisch (and, or, lsl, … ) Rekenkundig (add, sub, mul, … )

Sprong Conditioneel (beq, bne, … ) Niet conditioneel (jmp, bra, … )

Subroutine aanroep (call, ret, …) Speciale instructies (nop, hlt, swi, … )

15

CPU demo (ZEP2)

16

Cache geheugen(in Core 2 Duo)

Bron: www.zdnet.com.au

17

18

PCI gebaseerd computersysteem

19

Accellerated Graphics Port (AGP)

20

Intel PM855 Chipset

Bron: www.intel.com

21

PCI Express Based System

Bron: AV Bhatt, Intel

22

PCI Express Lanes

Bron: AV Bhatt, Intel

23

Opdrachten

Bestudeer hfdst. 7.4 t/m 7.4.3 Bestudeer hfdst. 8.3