Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin
.,ӂ175Ò&0È<7Ë1+ ET4270 761JX\ӉQĈӭF Minh [Adapted from Computer Organization and Design, 4 th Edition, Patterson & Hennessy, © 2008, MK] [Adapted from Computer Architecture lecture slides, Mary Jane Irwin, © 2008, PennState University] 7ә FKӭF OӟS 6ӕ tín FKӍ 3 (3-1-1-6) *LҧQJ viên 761JX\ӉQĈӭF Minh 9ăQ phòng C9-401 Email minhnd1@gmail,com Website https://sites.google.com/site/fethutca/home Username: ca.fet.hut@gmail.com Pass: dungkhoiminh Sách Computer Org and Design, 3 rd Ed., Patterson &Hennessy, ©2007 Digital Design and Computer Architecture, David Money Harris Thí QJKLӋP 3 bài Bài WұS Theo FKѭѫQJ, ÿӅ bài xem trên trang web HUST-FET, 13/03/2011 2 *LӟL WKLӋX ĈLӇP Vӕ ĈLӅX NLӋQ thi Lab Bài thi JLӳD NǤ 30% Bài WұS 20% (7ӕL ÿD 100 ÿLӇP) 7LӃQtrình 10% 7ӕL ÿD: 100 ÿLӇP, %ҳW ÿҫX: 50 ÿLӇP Tích ONJ\, WUӯ qua WUҧ OӡL câu KӓL trên OӟS và ÿyQJ góp Wә FKӭF OӟS Bài thi FXӕL NǤ 70% HUST-FET, 13/03/2011 3 *LӟL WKLӋX /ӏFK KӑF 7KӡL gian: 7ӯ 14h00 ÿӃQ 17h20 Lý WKX\ӃW: 11 EXәL x 135 phút / 1 EXәL Bài WұS:4 EXәL x 135 phút / 1 EXәL Thay ÿәL OӏFK (QJKӍ, KӑF bù) VӁ ÿѭӧF thông báo trên website WUѭӟF 2 ngày HUST-FET, 13/03/2011 4 *LӟL WKLӋX .ӃW OXұQ FKѭѫQJ 2 'ӳ OLӋX và FKӍ WKӏ cho máy tính ÿѭӧF ELӇX GLӉQ EҵQJ các FKXӛL bit. Giá WUӏ FӫD Gӳ OLӋX, ý QJKƭD FӫD FKӍ WKӏ máy ÿѭӧF quy ÿӏQK trong SKѭѫQJ pháp mã hóa. 7KLӃW NӃ NLӃQ trúc WұS OӋQK: Kích WKѭӟF và NLӇX Gӳ OLӋX Phép toán: ORҥL nào ÿѭӧF Kӛ WUӧ ĈӏQK GҥQJ và mã hóa FKӍ WKӏ: &KӍ WKӏ ÿѭӧF JLҧL mã WKӃ nào? 9ӏ trí toán KҥQJ và NӃW TXҧ ¾ 6ӕ OѭӧQJ toán KҥQJ? ¾ Giá WUӏ toán KҥQJ ÿѭӧF OѭX ӣÿkX? ¾ .ӃW TXҧ ÿѭӧF OѭX ӣYӏ trí nào? ¾ Các toán KҥQJ Eӝ QKӟ ÿѭӧF ÿӏQK Yӏ WKӃ nào? .LӃQ trúc WұS OӋQK MIPS(RISC) ÿѭӧF WKLӃW NӃ GӵD trên 4 nguyên WҳF Fѫ EҧQ. %ӝ FӝQJ WUӯ nhân chia ÿѭӧF WULӇQ khai EҵQJ các SKҫQ WӱORJLFKD\ EҵQJ WKXұW toán. HUST-FET, 13/03/2011 5 &KѭѫQJ 3. %ӝ [ӱ lý - Processor Nguyên WҳF WKLӃW NӃ MIPS (RISC) HUST-FET, 13/03/2011 6 &KѭѫQJ 3. %ӝ [ӱ lý - Processor Tính ÿѫQ JLҧQ quan WUӑQJ KѫQ tính quy WҳF(Simplicity favors regularity) &KӍ WKӏ kích WKѭӟF Fӕ ÿӏQK (32 bit) Ít ÿӏQK GҥQJ FKӍ WKӏ (3 ORҥL ÿӏQK GҥQJ) Mã OӋQK ӣYӏ trí Fӕ ÿӏQK (6 bit ÿҫX) 1Kӓ KѫQ thì nhanh KѫQ 6ӕ FKӍ WKӏ JLӟL KҥQ 6ӕ thanh ghi JLӟL KҥQ 6ӕ FKӃ ÿӝ ÿӏD FKӍ JLӟL KҥQ 7ăQJ WӕF các WUѭӡQJ KӧS thông GөQJ Các toán KҥQJ Vӕ KӑF Oҩ\ Wӯ thanh ghi (máy tính GӵD trên Fѫ FKӃ load- store) Các FKӍ WKӏ có WKӇ FKӭD toán KҥQJ WUӵF WLӃS 7KLӃW NӃ WӕW ÿzL KӓL Vӵ WKӓD KLӋS 3 ORҥL ÿӏQK GҥQJ FKӍ WKӏ 1ӝL dung ĈѭӡQJ Gӳ OLӋX Eӝ [ӱ lý MIPS ĈѫQ xung QKӏS ĈD xung QKӏS +LӋX QăQJ .ӻ WKXұW ÿѭӡQJ ӕQJ Nguyên WҳF KRҥW ÿӝQJ +LӋX QăQJ Xung ÿӝW trong ÿѭӡQJ ӕQJ HUST-FET, 13/03/2011 7 %ӝ [ӱ lý: ĈѭӡQJ Gӳ OLӋX và ÿLӅX NKLӇQ HUST-FET, 13/03/2011 8 7ULӇQ khai các OӋQK z /ӋQK truy FұS Eӝ QKӟ: lw, sw z /ӋQK Vӕ KӑF và logic: add, sub, and, or, slt z /ӋQK ÿLӅX NKLӇQ dòng FKѭѫQJ trình: beq, j 7ULӇQ khai các pha KRҥW ÿӝQJ z Dùng thanh ghi PC ÿӇ OѭX ÿӏD FKӍ OӋQK ĈӑF OӋQK Wӯ Eӝ QKӟ, và FұS QKұW giá WUӏ PC z *LҧL mã OӋQK và ÿӑF các thanh ghi z 7KӵF KLӋQ OӋQK z /ѭX NӃW TXҧ Instruction Fetch Instruction Decode Operand Fetch Execute Result Store Next Instruction Fetch PC = PC+4 Decode Exec, Store 7KLӃW NӃ ÿӗQJ Eӝ theo ÿӗQJ Kӗ HUST-FET, 13/03/2011 9 0ҥFK ÿӗQJ Eӝ theo ÿӗQJ Kӗ: WKӡL ÿLӇP Gӳ OLӋX trong 1 SKҫQ WӱWUҥQJ thái là KӧS OӋ và әQ ÿӏQK ÿѭӧF quy ÿӏQK EӣL xung ÿӗQJ Kӗ z 3KҫQ WӱWUҥQJ thái - SKҫQ WӱQKӟ - VD. thanh ghi, FF z Kích KRҥW theo sѭӡQ ± các WUҥQJ thái thay ÿӕL khi có [ѭӡQ xung +RҥW ÿӝQJ thông WKѭӡQJ: z ÿӑF QӝL dung FӫD SKҫQ WӱWUҥQJ thái -> tính giá WUӏ EҵQJ logic Wә KӧS -> ghi NӃW TXҧ vào SKҫQ WӱWUҥQJ thái State element 1 State element 2 Combinational logic clock one clock cycle Các SKҫQ WӱWUҥQJ thái ÿѭӧF ghi ӣWҩW Fҧ các chu NǤ ÿӗQJ Kӗ. 1ӃX không: FҫQ tín KLӋX ÿLӅX NKLӇQ YLӋF ghi 1ҥS OӋQK HUST-FET, 13/03/2011 10 z ĈӑF OӋQK WҥL ÿӏD FKӍ (OѭX trong) PC Wӯ Eӝ QKӟ OӋQK (eng. Instruction Memory) z &ұS QKұW giá WUӏ PC WӟL ÿӏD FKӍ FӫD OӋQK NӃ WLӃS Read Address Instruction Instruction Memory Add PC 4 z PC ÿѭӧF FұS QKұW ӣPӑL chu NǤ Î không FҫQ tín KLӋX ÿLӅX NKLӇQ ghi PC. z ĈӑF Wӯ Eӝ QKӟ OӋQK ÿѭӧF WKӵF KLӋQ EҵQJ logic Wә KӧS clock Fetch PC = PC+4 Decode Exec, Store [...]... rate = 125 MHz CPI = 1 Clock rate = 500 MHz CPI 4 31 HUST-FET, 13/03/2011 Dây trong nhà máy 32 HUST-FET, 13/03/2011 ( ) và cách nào? theo khi trong các thúc: áp Trong lý , giai nhanh 5 Tcpu (và giúp 5 giai vì Tc lý 5 I CPI Tc hiên) cùng lúc lý superscalar 33 HUST-FET, 13/03/2011 5 giai lw Cycle 1 Cycle 2 lw IFetch Dec IFetch: N IDec: WB: Ghi Exec và Mem giá thanh ghi và EXec: T MEM: Cycle 3 Cycle 4 Cycle... (and jr) Jump (except jr & jal) P C Not used Not used Not used Not used Not used Not used Not used Not used CPI trung bình 27 HUST-FET, 13/03/2011 So sánh lý bình So sánh giá 500MHz xung , các xung Cycle time = 2 ns Clock rate = 500 MHz 125MHz là lý trên : R-type Load Store Branch Jump 44% 24% 12% 18% 2% 4 cycles 5 cycles 4 cycles 3 cycles 3 cycles GHz ns/cycle 20 cycles = 8 ns Contribution to CPI... sánh giá xung Instruction access 2 ns Register read 1 ns ALU operation 2 ns Data cache access 2 ns Register write 1 ns Total 8 ns Single-cycle clock = 125 MHz 125 MHz là bình So sánh Không các lý trên : so sánh lý 2.5 GHz 0.4 ns/cycle 1 20 giai pipeline có : 20 cycles = 8 ns 25 HUST-FET, 13/03/2011 xung Chia thành các pha trong 1 chu xung : IF, ID, EX, MEM, WB pha Các gian o o (= Các pha) chia không... Addr 2 Data 1 File Write Addr Read Write Data mã ALU Data Memory Read Data Write Data Data 2 Sign 16 Extend Các tín Address MemRead 32 ghép: tính (opcode) và 17 vào cho các (funct) HUST-FET, 13/03/2011 lý xung (1) R 0 Add Add Shift left 2 4 ALUOp 1 PCSrc Branch MemRead MemtoReg MemWrite Instr[31-26] Control Unit ALUSrc RegWrite RegDst Instruction Memory PC Read Address Instr[31-0] ovf Instr[25-21] Read . toán. HUST-FET, 13/03/2011 5 &KѭѫQJ 3. %ӝ [ӱ lý - Processor Nguyên WҳF WKLӃW NӃ MIPS (RISC) HUST-FET, 13/03/2011 6 &KѭѫQJ 3. %ӝ [ӱ lý - Processor Tính ÿѫQ JLҧQ quan WUӑQJ KѫQ tính quy WҳF(Simplicity. dung ĈѭӡQJ Gӳ OLӋX Eӝ [ӱ lý MIPS ĈѫQ xung QKӏS ĈD xung QKӏS +LӋX QăQJ .ӻ WKXұW ÿѭӡQJ ӕQJ Nguyên WҳF KRҥW ÿӝQJ +LӋX QăQJ Xung ÿӝW trong ÿѭӡQJ ӕQJ HUST-FET, 13/03/2011 7 %ӝ [ӱ lý: ĈѭӡQJ Gӳ OLӋX. thi FXӕL NǤ 70% HUST-FET, 13/03/2011 3 *LӟL WKLӋX /ӏFK KӑF 7KӡL gian: 7ӯ 14h00 ÿӃQ 17h20 Lý WKXӃW: 11 EXәL x 135 phút / 1 EXәL Bài WұS:4 EXәL x 135 phút / 1 EXәL Thay ÿәL OӏFK (QJKӍ,