Merkezi İşlem Birimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. MİB Yapısı. MİB in İç Yapısı. MİB Altbirimleri. MİB in İç Yapısı

Benzer belgeler
Merkezi İşlem Birimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. MİB Yapısı. MİB Altbirimleri. Durum Kütüğü. Yardımcı Kütükler

TBİL-405 Mikroişlemci Sistemleri Bölüm 2 1- % %01010 işleminin sonucu hangisidir? % %11000 %10001 %10101 %00011

Adresleme Yöntemleri MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. İşlenenin Yeri. Örnek MİB Buyruk Yapısı. İvedi Adresleme. Adresleme Yöntemleri. Bellek. Kütükler.

Adresleme Yöntemleri MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Örnek MİB ile Adresleme. Adresleme Yöntemleri. Doğal Adresleme. İvedi Adresleme

Bilgisayar Yapısı MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Bilgisayar Temel Birimleri. MİB Yapısı. Kütükler. Kütükler

Bilgisayar Yapısı MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Bilgisayar Temel Birimleri. Kütükler. Kütükler. Merkezi İşlem Biriminin İç Yapısı

İşlem Buyrukları MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. İşlem Buyrukları. İşlem Buyrukları. İşlem Buyrukları. İşlem Buyrukları

Dr. Feza BUZLUCA İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Konular MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Giriş. Bilgisayar Tarihi. Elektronik Kuşak. Elektronik Öncesi Kuşak

Mikrobilgisayar Sistemleri ve Assembler

Yığın MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Yığın. Örnek MİB için Yığın. Yığma İşlemi. Çekme İşlemi

Giriş MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Elektronik Öncesi Kuşak. Bilgisayar Tarihi. Elektronik Kuşak. Elektronik Kuşak. Bilgisayar teknolojisindeki gelişme

Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

Komutların Yürütülmesi

Şekil. 64 Kelimelik Yığıtın Blok Şeması

MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Bilgisayar Bileşenleri Ve Programların Yürütülmesi. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

K uark projesi. Temel Özellikler :

MİKROBİLGİSAYAR SİSTEMLERİ VE ASSEMBLER

Bilgisayar Mimarisi ve Organizasyonu Giriş

Mimari Esaslar. Mikroişlemcinin mimari esasları; Kaydediciler Veriyolları İş hatları dır.

DERS 3 MİKROİŞLEMCİ SİSTEM MİMARİSİ. İçerik

x86 Ailesi Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

Mikroişlemcili Sistemler ve Laboratuvarı 8.Hafta

Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

2011 Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

Giriş/Çıkış Arabirimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Giriş/Çıkış Adresleri. MİB ve G/Ç Arabirimi. Asenkron Veri Aktarımı. MİB ve Çevre Birimleri Bağlantısı

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Komut Seti Mimarisi. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Giriş/Çıkış Arabirimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. Arabirim Özellikleri. Giriş/Çıkış Adresleri. G/Ç Arabirimlerinin Bağlanması

BM-311 Bilgisayar Mimarisi. Hazırlayan: M.Ali Akcayol Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Von Neumann Mimarisi. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar 1

Bilgisayar Mimarisi Nedir?

Embedded(Gömülü)Sistem Nedir?

(ReduceD INSTRUCTION SET COMPUTER-RISC)

Yrd.Doç.Dr. Celal Murat KANDEMİR

MİKROİŞLEMCİ MİMARİLERİ

PROGRAMLAMAYA GİRİŞ. Öğr. Gör. Ayhan KOÇ. Kaynak: Algoritma Geliştirme ve Programlamaya Giriş, Dr. Fahri VATANSEVER, Seçkin Yay.

HAFTA 1 KALICI OLMAYAN HAFIZA RAM SRAM DRAM DDRAM KALICI HAFIZA ROM PROM EPROM EEPROM FLASH HARDDISK

Tarih Saat Modül Adı Öğretim Üyesi. 01/05/2018 Salı 3 Bilgisayar Bilimlerine Giriş Doç. Dr. Hacer Karacan

Bilgisayar Mühendisliğine Giriş. Yrd.Doç.Dr.Hacer KARACAN

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Yazılım Mühendisliğine Giriş 4. Hafta 2016 GÜZ

Ana Bellek (RAM) İşlemci (CPU) Depolama

Bellekler. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

Yazılım Mühendisliğine Giriş 2018 GÜZ

C Dersi Bölüm 1. Bilgisayar Donanımı

BİLGİSAYAR PROGRAMLAMA MATLAB

Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama

Çalışma Açısından Bilgisayarlar

KASIRGA 4. GELİŞME RAPORU

BILGISAYAR ARITMETIGI

Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

BÖLÜM 7 Kesmeler.

Hem lw hem de sw komutlarının ofseti 16-bitlik işaretli tamsayıdır.

MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

Bilgisayar İşletim Sistemleri BLG 312

Quiz:8086 Mikroişlemcisi Mimarisi ve Emirleri

PIC16F877A nın Genel Özellikleri

Bilgisayar İşletim Sistemleri BLG 312

MİKROBİLGİSAYAR SİSTEMLERİ VE ASSEMBLER

İŞLEMCİLER (CPU) İşlemciler bir cihazdaki tüm girdilerin tabii tutulduğu ve çıkış bilgilerinin üretildiği bölümdür.

İşletim Sistemlerine Giriş

8. MİKROİŞLEMCİ MİMARİSİ

Mikrobilgisayarlar. Mikroişlemciler ve. Mikrobilgisayarlar

MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLİŞİM SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ

Temel Mikroişlemci Tabanlı Bir Sisteme Hata Enjekte Etme Yöntemi Geliştirilmesi. Buse Ustaoğlu Berna Örs Yalçın

SPARC v8 İŞLEMCİ SİMÜLASYONU

BİLGİSAYAR MİMARİSİNDE YENİ YAKLAŞIMLAR DÖNEM PROJESİ

TEMEL BİLGİSAYAR BİLİMLERİ. Programcılık, problem çözme ve algoritma oluşturma

BİLGİSAYAR ORGANİZASYONU

DERS 12 PIC 16F84 ile KESME (INTERRUPT) KULLANIMI İÇERİK

MİKROBİLGİSAYAR SİSTEMLERİ. Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu

4. Giriş/Çıkış Organizasyonu (I/O Organization) ve Yol Erişimleri

Bilgisayar Temel kavramlar - Donanım -Yazılım Ufuk ÇAKIOĞLU

MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

İLERI MIKRODENETLEYICILER. Ege Üniversitesi Ege MYO Mekatronik Programı

Sunucu Bilgisayarlarda Kullanılan CISC ve RISC İşlemcilerin Performans Karşılaştırımı

Bölüm Bazı Temel Konseptler

Elektroniğe Giriş 1.1

Adresleme Modları. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

Günümüz. Intel Core i nm teknolojisi 1.86 Milyar tranzistör. Intel Core i nm teknolojisi 1.4 Milyar tranzistör

Bilgisayar Sistemleri

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Programlama Giriş. 17 Ekim 2015 Cumartesi Yrd. Doç. Dr. Mustafa YANARTAŞ 1

PROGRAMLAMAYA GİRİŞ DERS 2

Bitirme Ödevi Sunumu PLATFORM BAĞIMSIZ BENZETİM PROGRAMI. Danışman : Yrd.Doç.Dr. D Feza BUZLUCA Gökhan Akın ŞEKER

SAYISAL DEVRELER. İTÜ Bilgisayar Mühendisliği Bölümündeki donanım derslerinin bağlantıları

Yazılım Çeşitleri. Uygulama Yazılımları. İşletim Sistemleri. Donanım

İşletim Sistemlerine Giriş

EGE ÜNİVERSİTESİ EGE MYO MEKATRONİK PROGRAMI

Assembly Dili Nedir? Assembly dili biliyorum derken hangi işlemci ve hangi işletim sistemi için olduğunu da ifade etmek gerekir.

Mikroişlemcili Sistemler ve Laboratuvarı

Mikroişlemcili Sistemler ve Laboratuvarı

MEB YÖK MESLEK YÜKSEKOKULLARI PROGRAM GELİŞTİRME PROJESİ. 1. Tipik bir mikrobilgisayar sistemin yapısı ve çalışması hakkında bilgi sahibi olabilme

1. PROGRAMLAMAYA GİRİŞ

Bilg.Mimarisi-I 4.HAFTA VERI AKTARIMI VE ISLEME. Bilgisayar buyrukları 3 kategoride sınıflandırılabilir.

CPU TURKEY CPU-KULIS MİKROİŞLEMCİSİ ÇALIŞMA RAPORU

Yrd.Doç.Dr. Celal Murat KANDEMİR. Kodlama (Coding) : Bir nesneler kümesinin bir dizgi (bit dizisi) kümesi ile temsil edilmesidir.

Transkript:

Merkezi İşlem Birimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ Doç. Dr. Şule Gündüz Öğüdücü http://ninova.itu.edu.tr/tr/dersler/bilgisayar-bilisim-fakultesi/0/blg-1/ Merkezi İşlem Birimi (MİB): Bilgisayarın temel birimi Hız Sözcük uzunluğu kümesi Adresleme yeteneği Adresleme kapasitesi MİB in İç Yapısı Intel 4004 1971 yılında bir tümdevrede ilk ticari mikroişlemci 1 bit adres yolu 4 bit veri yolu MİB Yapısı Bellek Adres Kütüğü (BAK) Bellek Veri Kütüğü (BVK) Aritmetik Lojik Birim (ALB) Akümülatör (ACC) Durum Kütüğü (DK) Yardımcı Kütükler (YK) Program Sayacı (PS) Kütüğü (BK) Çözücü (BÇ) Yığın Göstergesi (YG) Sıralama Kütüğü (SK) Denetçi (DEN) http://ninova.itu.edu.tr/tr/dersler/elektrik-elektronik-fakultesi/0/blg-1/ MİB in İç Yapısı MİB Altbirimleri Bellek Adres Kütüğü (BAK): MİB den giden veya MİB e gelen verilerin gideceği veya geldiği yerin adresini belirtir. Adres yolunu bağlıdır. Bellek Veri Kütüğü (BVK): MİB den giden veya MİB e gelen verilerin alınıp verildiği bir iskele. Veri yoluna bağlıdır. Akümülatör (ACC): BVK üzerinden gelen veriler akümülatöre alınır. Aritmetik ve lojik işlemler sırasında verinin üzerinde bulunduğu yer. Aritmetik Lojik Birim (ALB): ACC deki veri üzerinde yapılacak işlemler ALB tarafından yürütülür. Aritmetik işlemler Mantıksal işlemler Karşılaştırma ve karar verme işlemleri 1

Aritmetik Lojik Birim (ALB) ALB' nin üzerinde işlem yapacağı işlenenler ALB in girişleridir. ALB in yapacağı işlemleri, İşlem ve Öteleme girişleri belirler. İşlem sonucu ALB in temel çıkışıdır. İşlem sonucu ortaya çıkan durum en temel olarak, Taşma ve Sıfır çıkışları ile gösterilir. Durum Kütüğü DK nın içeriği karar verme işlemlerinde kullanılır. ALB tarafından gerçeklenen işlemlerin sonunda ortaya çıkan durumlar Elde Borç Yarım Elde ve Yarım Borç Taşma ACC nin yüklenmesi sonucunda ortaya çıkan durumlar Sıfır Negatif T S N Y E Durum Kütüğü Örnek: A= 01001000 B= 01111001 A+B: A 01001000 B +01111001 11000001 T=1 S=0 N=1 Y=1 E=0 Yardımcı Kütükler MİB içindeki işlemlere hız kazandırır. Üzerinde sık işlem yapılacak veriler için kullanılırlar. Veriler BVK üzerinden belleğe ya da G/Ç arabirimine gönderilebilirler veya bu birimlerden veri alabilirler. Aritmetik lojik işlemlerde birinci işlenen olamazlar. MİB Altbirimleri Program Sayacı: Bir sonraki buyruğun adresini içerir. Boyu BAK nün boyuna eşittir. Kütüğü: O anda işlenen buyruğu içerir. Çözücü: BK da bulunan buyruğun taşıdığı anlamın çözüldüğü yer. Yığın Verileri üst üste yığmaya ve gerektiğinde verileri yığından teker teker almaya yığın işlemi denir. Örnek: MİB içinde yığın için 4 göz bulunuyor. YG 11 10 01 00 V 6 V 6 V 6 V 6 YG=11 YG=00 YG=11 YG=00 YG=01 YG=00

Yığın Göstergesi Yığın Göstergesi Bellek içinde istenen bir bölge yığın için ayrılıyor. Yığının nerde kurulduğunu belirtmek için yığın göstergesi kullanılıyor. Yığın göstergesi yığının başlangıç adresi ile yüklenir. Yığına her yeni veri eklendiğinde yığın göstergesinin değeri bir azalır. Adres $9FFF $9FFA V 0 YG $ 9FFF $9FFA Bellek içinde istenen bir bölge yığın için ayrılıyor. Yığının nerde kurulduğunu belirtmek için yığın göstergesi kullanılıyor. Yığın göstergesi yığının başlangıç adresi ile yüklenir. Yığına her yeni veri eklendiğinde yığın göstergesinin değeri bir azalır. Adres $9FFF $9FFA V 0 YG $ 9FFF Sıralama Kütüğü Denetçi Sıralı verilerin belleğe yazılması veya bellekte sıralı olarak bulunan verilerin okunması için kullanılır. Boyu BAK boyuna eşittir. Hem MİB içindeki hem de bilgisayar içindeki çalışmayı düzenler. Girişler Çıkışlar SAAT Oku/Yaz Albaştan Yalıtıldı Bekle Saat çıkışı Kesme Bellek ya da G/Ç Kesme İsteği Yalıtım Denetim Birimi Girişleri Saat: Bilgisayar içindeki her işlem saat işaretine bağlı olarak gerçeklenir. Albaştan: Bilgisayarı ilk açıldığı duruma getirmek için kullanılır. Bekle: MİB bir süre durmasını sağlar. Kesme: MİB o anda yürütmekte olduğu programı keser ve daha önce belirtilmiş olan kesme hizmet programını yürütür. Kesme İsteği: Bu girişe gelen kesme isteğine, kesme isteği karar bayrağına verilecek değer ile izin verilir ya da verilmez. Yalıtım: MİB adres ve veri yolu çıkışları üçüncü konuma getirilir. Denetim Birimi Çıkışları Oku/Yaz: Verilerin akış yönünü belirler. Yalıtıldı: Veri ve adres yolunun yalıtıldığını belirtir. Saat Çıkışı: Bilgisayar içindeki diğer birimlere gerekli olan saat işaretini sağlar. Bellek ya da G/Ç: Adres yolu üzerinde bulunan adres bilgisinin bellek adresi mi yoksa G/Ç arabirimi adresi mi olduğunu belirtir.

MİB Dış Görünümü lar Albaştan Kesme Kesme İsteği Yalıtım Yalıtıldı Oku/Yaz Bellek G/Ç Bekle Saat girişi Merkezi İşlem Birimi Saat çıkışı Veri Yolu Adres Yolu MİB nin her adımda yapması gereken işlemleri belirten açıklama Tek Alanlı Yazma Kalıbı Çok Alanlı Yazma Kalıbı Tek Alanlı Yazma Kalıbı Bir Adresli Yazım Kalıbı Tek Alanlı Yazma Kalıbı İki Adresli Yazımı V 7 V 6 V 0 Komut Kalkış veya Varış Adresi komut 8 adres V 7 V 6 V 0 Komut Varış Adresi Kalkış Adresi 4 Komut 8 Varış Adresi 8 Kalkış Adresi 5......V 0 048 komut adres 5... 1...V 6...V 0 16 Komut Varış Adresi Kalkış Adresi Komut Kalkış veya Varış Adresi Komut Varış Adresi Kalkış Adresi Çok Alanlı Yazma Kalıbı Kümesi Çok Sözcük İçine Yazılmış lar 1 Adresli Yazımı Komut Adresin Üst Kısmı Adresin Alt Kısmı 1. Sekizlik. Sekizlik. Sekizlik 56 Komut 6556 Adres MİB nin buyruk kümesinin özellikleri kümesi (hangi işlemler yapılabilir?) yapısı (lar nasıl belirtiliyor?) Veri saklama (Veri nerde saklanıyor?) Adresleme yöntemleri (Veriye nasıl erişiliyor?) Hata durumu (Hata oluştuğunda ne oluyor?) Bilgisayar mimarisini anlamak işletim sistemi tasarımcıları, derleyici tasarımcıları ve programcılar için önemli. 4

MİB Kümesi Bilgisayar donanım olarak gerçeklendiğinde sadece buyruk kümesini biliyor. CISC (Complex Instruction Set Computer - karmaşık komut kümesi bilgisayarı): Çok sayıda komut destekler RISC (Reduced Instruction Set Computer - azaltılmış komut kümesi bilgisayarı): Bu tasarımda gerekli komut sayısı azaltılarak donanım yükü yazılıma kaydırılmıştır. MİB sadece ikili verilerden oluşan buyruklarla işlem yapabiliyor. Bütün buyruklar 0 ve 1 dizilerinden oluşuyor. Bütün veriler yine 0 ve 1 dizilerinden oluşuyor. Makine Dili MİB nin yapabildiği işlemlere karşılık düşen ikili sayılardan oluşan buyruk kümesi 0 ve 1 bitlerinin belirli kod düzenine göre sıralanmasından oluşur. Her MİB nin kendine özgü buyruk kümesi vardır. Simgesel Dil Makine dilinde ikili kodlanmış buyrukların herbiri bu buyrukları çağrıştıracak kısaltmalar kullanılarak isimlendirilmiştir. Kısaltmalar kullanılarak yazılan programlara simgesel dilde yazılmış olur. Farklı Kümeleri Yüksek düzeyli bir dilde A = B + C işlemi CISC işlemcilerde bir buyruk olarak işlenebilir: add mem(b), mem(c), mem(a) Intel işlemcilerde buyruk olarak işlenebilir: mov eax, B add eax, C mov A, eax RISC işlemcilerde 4 buyruk olarak işlenebilir: load R1, B load R, C add R, R, R1 store A, R http://ninova.itu.edu.tr/tr/dersler/elektrik-elektronik-fakultesi/0/blg-1/ Örnek Örnek MİB için simgesel dil ve makine dili Etiket Komut İşlenen Açıklama Adres İçerik 0010 00 0 00 80 BAŞLA YÜK A, <$0080> 0014 0 0 00 81 TOP A, <$0081> 0018 01 0 00 8 YAZ A, <$008> Buyruğun Yürütülmesi I:=0 REPEAT Bellekte I adresinden bir buyruk al Buyruğu yürüt I:=I+1 FOREVER 5

Buyruğun Yürütülmesi Yürütülmesi I:=0 REPEAT Bellekte I adresinden bir buyruk al Buyruğu yürüt I:=I+1 FOREVER Getirme Çevrimi Okuma Çözme İşlenen Okuma Bellekten buyruğun okunması uzunluğunu ve gerekli komutları belirleme İşlenenin adresini belirleme ve okuma Yürütme Çevrimi Yürütme Sonucu Saklama Sonraki İşlemi yürütme Daha sonraki kullanım için sonucu saklama Bir sonraki buyruğu yürütme Getirme Çevrimi Aşamaları Bellekte $000 adresinde blunan bir buyruk yürütülmek isteniyor. PS değeri $000 olarak ayarlanıyor. Buyruğun getirilmesi için gerekli adımlar: Adres yoluna PS bulunan adres bilgisini konulur ve denetçi OKU sinyali etkin duruma getirir Adres kod çözücü girişine gelen adres bilgisi çözülerek hangi bellek gözüne erişileceği belirlenir. Bellek gözündeki veri veri yoluna aktarılır Veri yolundaki veri BVK üzerinden MİB içindeki BÇ aktarılır çözüldükten sonra buyruğun yürütülmesi için denetçi uygun sinyalleri oluşturur Buyruğun Yürütülmesi I:=0 REPEAT Bellekte I adresinden bir buyruk al Getirme çevrimi aşamaları Buyruğu yürüt: Eğer veri bellekteyse veriyi al ta belirtilen işlemi yap Eğer sonucu belleğe yazmak gerekiyorsa yaz I:=I+1 FOREVER Örnek Örnek : C:= A+B MİB oku oku oku yaz Bellek A B C PS BAK YUK 10 BK 1 1 80 11 BÇ 10 1 10 TOP 1 81 11 11 1 YAZ 14 80 8 15 5 80 81 8 4 ACC PS BAK BVK ACC 10 10 YUK X 11 11 80 X 11 80 1 1 TOP 1 1 81 1 81 5 14 14 YAZ 5 15 15 8 5 15 8 5 5 8 okuma işlemi 1 yazma işlemi 6