Central Processing Unit (CPU). Concetti Operativi di Base MEMORIAMEMORIA Unità di controllo ALU...

Central Processing UnitCentral Processing Unit(CPU)(CPU)

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

R1

Concetti Operativi di BaseConcetti Operativi di Base

MEMORIA

Unità dicontrollo ALU

R0 R1 Rn-1

MDR

MAR

PC

IR

I1: Load Op1,R1I2: Load Op2,R0I3: Add R1,R0I4: Store R0,Ris

MDR = Memory Data RegisterMAR = Memory Address RegisterPC = Program CounterIR = Instruction Register

…..

CPU

Operazioni effettuate dalla CPUOperazioni effettuate dalla CPU

1. Prelevare il contenuto della Memoria e spostarlo in un registro

2. Memorizzare il contenuto di un registro in memoria

3. Copiare il contenuto di un registro in un altro registro

4. Eseguire una operazione logico-aritmetica e memorizzare ilrisultato in un registro

CPUCPU

PC

MAR

MDR

Y

Z

Unità di Controllo

IR

R0

Rn

TEMP

.

.

.

…..

Segnali di controllo

.

. ALU

Add

Sub

Xor

LineeContr.ALU

Carry-in

BUS

BUSCPU

CPUCPU

R0

Y

Z

ALUCarry-in

BUSCPU

…

0 1 2 3 c1 c2

0 1 n

…

…

…

Rin

Rout

CPUCPU

R0

Y

Z

ALUCarry-in

BUSCPU

…

0 1 2 3 c1 c2

0 1 n

…

…

…

Rin

Rout

0

S

R

Rin Rout

Q

Q

Esecuzione di una operazioneEsecuzione di una operazione

ADD (R3), R1

1. Pcout , Marin , Read, Clear Y, Set Carry-in ALU,Add, Zin

2. Zout , Pcin , WMFC3. Mdrout , Irin

4. R3out , Marin , Read5. R1out , Yin , WMFC6. Mdrout , Add , Zin

7. Zout , R1in , End

Controllo CablatoControllo Cablato

CodificatoreDecodificatoreIstruzioni

IR

Decodificatore Passi

Contatore passi dicontrollo

Flag Stato

Codici condizione

ClockCLK Reset

Run End

Segnali di controllo

T1 …..

…..

Tn

Add

Sub

Xor

.

.

.

.

.

.

Generazione segnale ZGenerazione segnale Zinin

Zin= T1 + T6 • ADD + T5 • BR + …..

T6

T5

T1

ADD

BR

Zin

Operazioni in MemoriaOperazioni in Memoria

Read

Write

J

K

Q

Q

J

K

Q

Q

Clock WMFC

MFC

MR

MW

Contatore Passi

RUN

Da controllo cablato a MicroprogrammatoDa controllo cablato a Microprogrammato

ADD R1,(R3)

1. Pcout , Marin , Read, 2. Yin, Set Carry-in ALU,Add, Zin

3. Zout , Pcin , WMFC4. Mdrout , Irin

5. R3out , Marin , Read6. R1out , Yin , WMFC7. Mdrout , Add , Zin

8. Zout , R1in , End

Controllo MicroprogrammatoControllo Microprogrammato

Generatore indirizziDi partenza e Salto

Flag Stato

Codici condizione

IR

PC

Memoria di controllo

Segnali di controllo

Clock