Chương II: Các thành phần cơ
bản của máy tính số
2.1. Bộ xử lý
2.2. Bộ nhớ và thiết bị lưu trữ
ngoài
2.3. Thiết bị nhập xuất dữ liệu
2.1 Bộ xử lý (Processor)
 Đơn vị điều khiển (CU) và đơn vị thực hiện
các thao tác tính toán (ALU) được nhóm
trong một đơn vị duy nhất còn gọi là bộ xử lý
(Processor/ processing unit) hay còn được gọi
là đơn vị xử lý trung tâm CPU (Central
Processing Unit).
 CPU là bộ phận thi hành lệnh. CPU lấy lệnh từ
bộ nhớ trong và lấy các số liệu mà lệnh đó xử
lý. CPU thực thi lệnh/ điều khiển việc thực thi
lệnh
2.1 Bộ xử lý (Processor)
 2.1.1. Chức năng
 2.1.2. Thành phần cơ bản
 2.1.3. Cơ chế hoạt động
 2.1.4. Một số chỉ tiêu đánh giá hiệu
năng
h2
Slide 3
h2 Chương I Chức năng
Chương II Thành phần cơ bản
II. 1 Đơn vị điều khiển (CU)
II. 2 Đơn vị số học và logic (ALU)
II. 3 Thanh ghi
Chương III Cơ chế hoạt động

1. Đơn vị điều khiển (CU)
2. Đơn vị số học và logic
(ALU)
3. Thanh ghi
 Các thành phần khác
• Đơn vị xử lý dấu chám
động (FPU)
• Bộ nhở đệm tốc độ cao
(Cache)
• Đường truyền (Bus )
• v..v
Chip vi xử lý Intel 80486DX2
Kích thước 12×6.75 mm
Chân cắm chíp vi
xử lý trong bo
mạch chủ của PC,
chíp vxl được đi
kèm với quạt làm
mát
Chỉ lệnh /Lệnh mã máy
 Chỉ lệnh xác định các thao tác mà máy tính
phải thực hiện. Chỉ lệnh có thể thực hiện các
công việc như:
• Cộng hai số
• Kiểm tra xem một số có bằng 0 ?
• Vận chuyển một nhóm dữ liệu từ vùng này của bộ
nhớ sang vùng khác.
• …
 Chỉ lệnh được biểu diễn theo hệ nhị phân
và được gọi là chỉ lệnh ngôn ngữ máy/lệnh

một thời điểm. Trong một số trường hợp người
ta sử dụng kích thước thanh ghi để đo “kích
cỡ” của bộ xử lý. Ví dụ bộ vi xử lý 32 bits.
a.Thanh ghi (t)
 IR: Thanh ghi chỉ lệnh (IR_Instruction Register) chứa
nội dung chỉ lệnh
 PC: Thanh ghi đếm chương trình/Con đếm chương trình
(PC_Program Counter) : Tự động tăng để trỏ tới lệnh kế
tiếp trong chương trình.
 Thanh ghi lưu trữ dữ liệu
 Thanh ghi lưu trữ địa chỉ
 …
 Ý nghĩa của thanh ghi được gắn liền với các thiết kế của
bộ vi xử lý cụ thể, nên không thể có một chuẩn chung về
thanh ghi cho các thế hệ bộ xử lý khác nhau.
b. Đơn vị điều khiển (CU)
 Điều khiển mọi hoạt động của máy tính:
• Nhận chỉ lệnh được lưu trong bộ nhớ
• Giải mã chỉ lệnh nhờ bộ giải mã chỉ lệnh (Instruction decoder)
• Thực hiện : Đảm bảo thi hành các chỉ lệnh một cách tuần tự và tác
động các mạch chức năng để thi hành các lệnh.
 Modul cần thiết:
• Thanh ghi: IR, PC
• Giải mã chỉ lệnh: Giải mã ý nghĩa của chỉ lệnh
• Tuần tự (sequencer/microsequencer): Trong các máy sử dụng
chỉ lệnh phức hợp (CISC), một chỉ lệnh có thể được thực
hiện thông qua việc thực hiện một chuỗi các vi chỉ lệnh
(microcode/microinstruction). Các vi chỉ lệnh này được lưu
trữ trong một vùng nhớ đặc biệt của CU gọi là control
store. Bộ tuần tự điều khiền việc thực hiện vi chỉ lệnh một

này có thể được đưa ra ngoài bộ nhớ
hoặc được sử dụng làm dữ liệu vào
cho tính toán khác.
 CU điều khiển ALU bằng cách gửi tới
ALU những tín hiệu xác định phép
toán nào sẽ được thực hiện trên dữ
liệu.
 Trong rất nhiều thiết kế ALU nhận từ
đầu vào hoặc tạo ra ở đầu ra một tập
các mã điều kiện (condition
code),được lưu trong thanh ghi trạng
thái (status registry). Các mã này
được sử dụng để xác định các tình
huống như: nhớ (carry-in, carry-out),
tràn bộ đệm (overflow), chia cho 0
(divide by zero) v..v.
Đường dữ liệu (Data Path): Tập
hợp các đơn vị chức nămg (ALU
+ thanh ghi + bus nối kết) thực
hiện các thao tác xử lý dữ liệu
2.1.3. Cơ chế hoạt động
 Việc thi hành một lệnh mã máy có thể chia thành các
bước:
• Đọc chỉ lệnh (IF: Instruction Fetch)
• Giải mã chỉ lệnh (ID: Instruction Decode)
• Thi hành chỉ lệnh (EX: Execute)
• Lưu trữ kết quả (RS: Result Storing).
 Mỗi bước được thi hành trong một hoặc nhiều chu
kỳ xung nhịp.
 Bộ xử lý thực thi chương trình bằng cách lặp đi lặp

được nạp vào bộ nhớ trong từ
các bộ phận cung cấp thông
tin (ví dụ như một bàn phím
hay một đĩa từ).
 Bộ xử lý trung tâm sẽ đọc các
lệnh và dữ liệu từ bộ nhớ,
thực hiện các lệnh và lưu các
kết quả trở lại bộ nhớ trong
hay cho xuất kết quả ra bộ
phận xuất thông tin (màn hình
hay máy in).