پاورپوینت جزوه درسی معماری کامپیوتر

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

جزوه درسی
معماری کامپیوتر

اسلاید 2 :

(1 معماری مجموعه دستورات(ISA)
مجموعه دستورات
مجموعه ثبات ها
فرمت دستورات

(2معماری سخت افزار(HSA)
اجزاء سخت افزاری
حافظه نهان
چگونگی اجرای دستورات
معماری کامپیوتر

اسلاید 3 :

ماشین های فن نیومن :
ماشین های فن نیومن همان کامپیوتر هایی هستند که که ما با آنها آشنا هستیم این ماشین ها دارای 3 زیر سیستم است
یک CPU
سیستم حافظه اصلی
سیستمI/O
ساختار اساسی کامپیوتر:

اسلاید 4 :

شکل1 - 1 ، اجزای اصلی یک کامپیوتر را نشان می دهد .
CPU
ثبات ها
AlU
واحد کنترل
حافظه اصلی
I/O

اسلاید 5 :

اجزای اصلی CPU
واحد کنترل (CU) که عملیات کامپیوتر را کنترل می کند .
واحد محاسبه و منطق (ALU) که عملیات حسابی ، منطقی ، شیفت و . را انجام می دهد
یک مجموعه ثبات ها که مقادیر مختلفی را در حین عملیات کامپیوتر ذخیره میکند.

- در این درس فرض بر این است که دانشجو در مورد مطالب زیر آشنایی پیدا کرده است :
دیکدر ها
مالتی پلکسر ها
ثبات ها
شیفت رجیستر ها

اسلاید 6 :

مقدمه :
زبان انتقال ثبات RTL : یک سیستم دیجیتالی مجموعه ای از ماژول های (Module) سخت افزاری متصل به هم می باشند که در زمینه پردازش داده ها کار خاصی را انجام می دهند . ماژول ها از اجزایی چون رجیسترها (ثبات ها) ، دیکدر ها(رمز گشا ) ، عناصر حسابی و کنترل منطقی ساخته می شوند .

ریز عملیات micro operation :
عملیاتی که روی داده ها ذخیره شده و در ثبات ها صورت می گیرند را ریز عملیات می نامند .
مثال هایی از ریز عملیات ها عبارتند از :
شیفت(Shift) ،شمارش (count) ،پاک کردن (clear)، بار کردن (Load)
انتقال ثبات ها و ریز عملیات :

اسلاید 7 :

مجموعه ثبات های آن و وظایف آن .
رشته ریز عملیات انجام شده روی اطلاعات باینری ذخیره شده در ثبات ها .
واحد کنترلی که موجب آغاز رشته ریز عملیات می شود .

*نحوه بیان نمادین مورد استفاده برای بیان انتقال های ریز عملیات در بین رجیسترها زبان انتقال رجیستر(RTL) نامیده می شود .
RTL(Register Transfer Language)

سیستمی است برای بیان رشته ریز عملیات بین ثبات های یک ماژول به صورت نمادین .RTL
از این زبان برای تسهیل روند طراحی سیستم های دیجیتالی استفاده می شود .
سازمان داخلی یک کامپیوتر دیجیتال به بهترین نحو توسط موارد زیر مشخص می شود :

اسلاید 9 :

اگر بخواهیم انتقال تحت شرایط کنترلی از پیش تعیین شده انجام شود به صورت زیر عمل می شود :
مدار کنترلی
CLK
n تعداد بیت
شکل 2-1
If ( p = 1 ) then ( R2 R1 )
یک سیگنال کنترلی است.Pکه در آن
تابع کنترلی یک متغییر بولی است برای مثال :
P:R2 R1
P=y x+x
* هریک از عبارات نوشته شده به زبان انتقال ثبات ها دلالت بر وجود یک ساختار سخت افزاری برای پیاده سازی انتقال دارد.
را نشان میدهد.P=1را وقتی R2 R1شکل 1 انتقال از ثبات

اسلاید 10 :

از کاما(،) برای جدا کردن 2 یا چند عمل که همزمان انجام می شوند استفاده می شود مانند:
T:R2 R1 , R1 R2

عبارت بالا نشان دهنده عملی است که محتوای دو ثبات در طول یک پالس ساعت مشترک با یکدیگر تعویض می شوند مشروط بر اینکه T=1 باشد.
مثال : عبارت شرطی زیر را در نظر بگیرید :
if (T1 =1 ) then (R0 R1) else if (T2 =1 ) then (R0 R2)

(aعبارت زبان انتقال رجیستر (RTL) این عیارت شرطی را بدست آورید .
(bبلوک سخت افزاری آنرا رسم کنید .

حل :

(aدر عبارت شرطی فوق دو عمل انتقال داریم که این دو عمل با دو عبارت (RTL) زیر بیان می شود :
T1 : R0 R1
T1 T2 :R0 R2

اسلاید 11 :

(b
به کمک مالتی پلکسر 2به 1 و گیت های مناسب به صورت زیر رسم میشود.(RTL)بلوک دیاگرام

شکل _3

مالتی پلکسر از and و OR تشکیل شده است و در اینجا چون 2 to 1 است یک خط ادرس دارد.

شکل 4

اسلاید 12 :

P+q : R1 R1 + R1,, R2 R1
را رسم کنید و شرح دهید.RTL زیر داده شده است بلوک دیاگرام این عبارت (RTL)زبان

اسلاید 13 :

انتقال های حافظه ای :
انتقال داده از رجیستر به حافظه یا حافظه به رجیستر را انتقال حافظه می نامند .
” و انتقال داده جدیدی را که در حافظهREADانتقال داده از یک کلمه حافظه به محیط خارج را ” می نامند.“write”ذخیره می شود را
آدرس دهی و داده های حافظه به (AR = Address Register) اگر حافظه کامپیوتر با رجیستر
به صورت روابط زیر Read و Writeمنتقل گردد عملیات (DR = Data Register) رجیستر
مشخص می شود .
Read : DR M[AR]

انتخاب شده بهAR که توسط آدرس موجود در M این عبارت موجب انتقال داده از کلمه حافظه
میگردد.DR
Write : M[AR] R1

AR انتخاب شده توسط آدرس موجود در , Mبه کلمه حافظه R1 عبارت فوق موجب انتقال داده از
میگردد.

اسلاید 14 :

مسیر مشترکی که برای انتقال داده ها بین رجیستر ها و حافظه مورد نیاز است را باس ( گذرگاه )
می نامند .

*یک راه ساخت یک سیستم گذرگاه مشترک با استفاده از مالتی پلکسر یا بافرهای سه حالته می باشد .
باس در انتقال داده :

اسلاید 15 :

پیاده سازی باس با مالتی پلکسر و بافر سه حالته :
خطی n بیتی برای تشکیل یک گذر گاه nثابت K به طور کلی یک سیستم گذرگاه
راه دهی میکند.

است. که همان تعداد بیت ها n تعداد مالتی پلکسرهای مورد نیاز برای ساخت گذرگاه برابر
.خط داده را رهدهی میکندK باشد.زیرا K*1تدر هر ثبات است . اندازه هر مالتی پلکسر باید

مثال : یک گذرگاه به طول 4 بیت و 4 رجیستر پیاده سازی کنید .

اسلاید 16 :

تکلیف 2 :
شکل 3-4 صفحه 99 کتاب مانو شکل را رسم کرده و توضیح دهید .

اسلاید 17 :

شکل _6
بیت های هم ارزش در هر ثبات به ورودی های یک مولتی پلکسر متصل می شوند تا یک خط گذرگاه را تشکیل دهند مولتی پلکسر 0 چهار بیت 0 ثبات ها را راهدهی می کند ، مولتی پلکسر1 چهار بیت 1 ثبات ها را راهدهی می کند. مولتی پلکسر2 چهار بیت 2 ثبات ها را راهدهی می کند ، مولتی پلکسر 3 چهار بیت 3 ثبات ها را راهدهی می کند.

دو خط انتخاب به انتخاب هر 4 مولتی پلکسر متصل اند .
خطوط انتخاب چهار بیت یک ثبات را انتخاب کرده و آنها را به گذرگاه مشترک منتقل می نمایند. .

اسلاید 18 :

شکل _6
ثبات A به شرطی انتخاب می شود که خط انتخاب صفر و یک برابر صفر باشد.زیرا خروجی این ثبات به ورودی داده ی مولتی پلکسر متصل شده است .
ثبات B به شرطی انتخاب می شود که S0 S1 =01 باشد .
ثبات C به شرطی انتخاب می شود که S0 S1 =10 باشد.
ثبات D به شرطی انتخاب می شود که S0 S1 =11 باشد .

اسلاید 19 :

جدول درستی :
گیت سه حالته :

اسلاید 20 :

باس با استفاده از مالتی پلکسر سه حالته :
شکل _8