220413 Kin Trc My Tnh 1 Mc tiu

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 1

Mục tiêu 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 2

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 3

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 4

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 5

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 6

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 7

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 8

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 9

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 10

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 11

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 12

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 13

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 14

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 15

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 16

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 17

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 18

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 19

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 20

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 21

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 22

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 23

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 24

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 25

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 26

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 27

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 28

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 29

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 30

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 31

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 32

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 33

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 34

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 35

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 36

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 37

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 38

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 39

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 40

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 41

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 42

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 43

Phép trừ BCD Bù 9 vào số âm có thêm 0 vào đầu. Chuyển BCD và +1. Thực hiện phép trừ như phép cộng BCD Ví dụ: 725 -247 theo BCD Thêm 0 vào số âm 247 0247 chuyển 0247 thành bù 9 ie: 0247 + X=9999 X +1 = 9752+1 chuyền sang số BCD: 9752 = 1001 0111 0101 0011 BCD 0725 = 0000 0111 0010 0101 BCD Cộng= 1001 1110 0111 1000 BCD 0110 Cộng= 10000 0111 1000 BCD 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 44

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 45

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 46

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 47

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 48

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 49

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 50

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 51

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 52

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 53

22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 54

Bộ nhân số nguyên không dấu 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 55

Lưu đồ thuật toán phép nhân không dấu 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 56

Ví dụ nhân nhị phân không dấu theo lưu đồ thuật toán nêu trên Ví dụ 1: Số bị nhân : 1210= 11002 Số nhân : 810 = 10002 Tích số : 9610= 11000002 Theo sơ đồ thuật toán các giá trị ban đầu thuật toán lần lượt là : C=0, A =0000, Count=4, M=1100, Q=1000 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 57

C A 0 0000 0 0000 0 1100 0 0110 Kết quả : chứa trong A & Q Q Thực hiện Count=4 1000 0100 0010 0001 0000 Q 1= 0 Dời bít sang phải Count=3 Q 1= 0 Dời bít sang phải Count=2 Q 1 = 0 Dời bít sang phải Count=1 Q 1 = 1 A=A+M Dời bít sang phải Count=0 0110 0000 A 5/22/2021 Q Kiến Trúc Máy Tính 58

Ví dụ nhân nhị phân không dấu theo lưu đồ thuật toán nêu trên Ví dụ 2: Số bị nhân : 1310= 11012 Số nhân : 710 = 1112 Tích số : 9110= 10110112 Theo sơ đồ thuật toán các giá trị ban đầu thuật toán lần lượt là : C=0, A =0000, Count=3, M=1101, Q=111 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 59

C A Q 0 0 1 0 0000 1101 0110 1011 1101 1010 1101 111 111 011 Thực hiện Count=3 Q 1= 1 A=A+M Dời bít sang phải Count=2 Q 1 = 1 A=A+M Dời bít sang phải Count=1 Q 1 = 1 A=A+M Dời bít sang phải Count=0 Kết quả : chứa trong A & Q 1101 011 A 5/22/2021 Q Kiến Trúc Máy Tính 60

Ví dụ nhân nhị phân không dấu theo lưu đồ thuật toán nêu trên Ví dụ 3: Số bị nhân : 1510= 11112 Số nhân : 2110 = 101012 Tích số : 31510= 1001110112 Theo sơ đồ thuật toán các giá trị ban đầu thuật toán lần lượt là : C=0, A =0000, Count=5, M=1111, Q=10101 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 61

C 0 0 0 1 0 A 0000 1111 0111 0011 0010 1001 0100 0011 1001 Kết quả : chứa trong A & Q Q 10101 11010 11101 01110 10111 11011 Q 1= 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=4 Q 1= 0 Dời bít sang phải Count=3 Q 1 = 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=2 Q 1 = 0 Dời bít sang phải Count=1 Q 1 = 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=0 1001 11011 A 5/22/2021 Thực hiện Count=5 Q Kiến Trúc Máy Tính 62

Nhân số nguyên có dấu 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 63

Thuật toán nhân có dấu Theo sơ đồ thuật toán nêu trên Ví dụ 4: Số bị nhân : -710= 10012 (bù 2) =1112 Số dương Số nhân : 1010 = 10102 Tích số : -7010= 1011 10102 (bù 2) Theo sơ đồ thuật toán các giá trị ban đầu thuật toán lần lượt là : C=0, A =000, Count=4, M=111, Q=1010 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 64

C A 0 000 0 111 0 011 0 001 1 000 0 100 Kết quả : chứa trong A & Q Q 1010 0101 1010 1101 0110 Thực hiện Count=4 Q 1 = 0 Dời bít sang phải Count=3 Q 1 = 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=2 Q 1 = 0 Dời bít sang phải Count=1 Q 1=1 A= A+M Dời bít sang phải Count=0 0100 0110 Chuyển bù 2 kết quả 1011 1010 A 5/22/2021 Q Kiến Trúc Máy Tính 65

Ví dụ 5: Số bị nhân : -910= 111101112 ( bù 2) =10012 Số dương Số nhân : -2110 =11101011 ( bù 2) = 101012 Số dương Tích số : 18910= 101111012 Theo sơ đồ thuật toán các giá trị ban đầu thuật toán lần lượt là : C=0, A =0000, Count=5, M=1001, Q=10101 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 66

C A 0 0000 0 1001 0 0100 0 0010 0 1011 0 0101 Kết quả : chứa trong A & Q Q 10101 11010 01101 10110 11011 11101 0101 11101 là A 5/22/2021 Thực hiện Count=5 Q 1 = 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=4 Q 1= 0 Dời bít sang phải Count=3 Q 1 = 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=2 Q 1 = 0 Dời bít sang phải Count=1 Q 1 = 1 A= A+M Dời bít sang phải Count=0 kết quả cuối cùng vì 2 số cùng dấu Q Kiến Trúc Máy Tính 67

Mô Hình thuật toán nhân qua ví dụ Ví dụ 1: Số bị nhân : 1210= 11002 Số nhân : 810 = 10002 Tích số : 9610= 11000002 Theo sơ đồ thuật toán các giá trị ban đầu thuật toán lần lượt là : C=0, A =0000, Count=4, M=1100, Q=1000 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 68

Start C, A<=0, Count<=n, M<= Số bị nhân, Q<= Số nhân N Q 1=1 ? C, A<=A+M Shift Right C, A, Q Count =Count -1 N Count=0 ? Y Y The End 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 69

0 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 70

C=0, A=0000, Count=3, M= 1100, Q= 0100 Q 1=0 ? Shift Right C, A, Q C=0, A=0000, Q=0100 Count =Count -1 Count=3 ? 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 71

C=0, A=0000, Count=2, M= 1100, Q= 0010 Q 1=0 ? Shift Right C, A, Q C=0, A=0000, Q=0010 Count =Count -1 Count=2 ? 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 72

C=0, A=0000, Count=1, M= 1100, Q= 00011 Q 1=0 ? Shift Right C, A, Q C=0, A=0000, Q=0001 Count =Count -1 Count=1 ? 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 73

C=0, A=0000, Count=1, M= 1100, Q= 0001 Q 1=1 ? A=A+M 0000+1100 =1100 Shift Right C, A, Q C=0, A=0110, Q=0000 Count =Count -1 The End Count=0 ? Kết quả: A&Q =0110 0000 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 74

Thuật toán Booth 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 75

Ví dụ 1: Số bị nhân: 0111 (7) Số nhân : 0110 (6) Tích : 00101010 (42) Thực hiện theo sơ đồ thuật toán trên: A = 0000, Count = 4, M = 0111, -M=1001, Q = 0110 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 76

A 0000 1001 1100 1110 0101 0010 Kết quả 5/22/2021 Q 0 0110 0011 1001 0100 1010 Q-1 0 0 0 1 1 1 0 0010 1010 A Q 0 Thực hiện Khởi tạo Q-1=0 Count =4 Q 0 Q-1 = 00 Shift R Count =3 Q 0 Q-1 = 10 A=A-M Shift R count =2 Q 0 Q-1 = 11 Shift R count =1 Q 0 Q-1 = 01 A=A+M Shift R count =0 Kiến Trúc Máy Tính 77

Ví dụ 2: Số bị nhân: 1001 (-7) Số nhân : 0110 (6) Tích : 11010110 (-42) Thực hiện theo sơ đồ thuật toán trên: A = 0000, Count = 4, M = 1001, -M= 0111, Q = 0110 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 78

A 0000 0111 0011 0001 1010 1101 Kết quả 5/22/2021 Q 0 0110 0011 1001 1100 0110 Q-1 Thực hiện 0 Khởi tạo Q-1=0 Count =4 0 Q-1 = 00 0 Shift R Count =3 0 Q-1 = 10 0 A=A-M 1 Shift R count =2 1 Q 0 Q-1 = 11 1 Shift R count =1 1 Q 0 Q-1 = 01 1 A=A+M 0 Shift R count =0 1101 0110 A Q 0 Kiến Trúc Máy Tính 79

Ví dụ 3: Số bị nhân: 1001 (-7) Số nhân : 1010 (-6) Tích : 00101010 (-42) Thực hiện theo sơ đồ thuật toán trên: A = 0000, Count = 4, M = 1001, -M= 0111, Q = 0110 5/22/2021 Kiến Trúc Máy Tính 80

A 0000 0111 0011 1100 1110 0101 0010 Kết quả 5/22/2021 Q 0 1010 0101 0101 1010 Q-1 0 0 0 1 1 1 0010 1010 A Q 0 Thực hiện Khởi tạo Q-1=0 Count =4 Q 0 Q-1 = 00 Shift R Count =3 Q 0 Q-1 = 10 A=A-M Shift R count =2 Q 0 Q-1 = 01 A=A+M Shift R count =1 Q 0 Q-1 = 10 A=A-M Shift R count =0 Kiến Trúc Máy Tính 81

Lưu đồ chia nhị phân không dấu 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 82

Chia số nguyên có dấu v Chuyển đổi số bị chia và số chia về dạng số dương v Sử dụng thuật giải chia số nguyên không dấu. Kết quả thương trong Q và phần dư trong A v Hiệu chỉnh dấu kết quả: 22/04/13 Số bị chia Số thương + + - + + Giữ nguyên KQ Đảo dấu KQ - - Giữ nguyên KQ Đảo dấu KQ Kiến Trúc Máy Tính Số dư 83

Ví dụ : Số bị chia Q : 1111 (15) Số chia M : 0101 (5) A=0000, Count = 4, Q=1111, M=0101, -M = 1011 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 84

Thực hiện Khởi tạo count=4 Shift Left A, Q A=A-M A=A+M Shift L: A, Q count=3 A=A-M A=A+M Shift L: A, Q count=2 A=A-M Shift L: A, Q count=1 A=A-M Q 0 0 0 01 01 011 A 0000 0001 1100 0001 0011 1110 0011 0111 0010 0101 0000 Shift L: A, Q count=0 Rút từ kết quả Số bị chia : 1111, Số thương: 011, Dư số : 0000 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính Q 1111 1110 1100 1000 0000 85

Biểu diễn dấu chấm động Ví dụ với hai giá trị: Khối lượng mặt trời: 1 990 000 000 000 g Khối lượng điện tử: 0. 00000000000000910956 g Để lưu trữ con số này thì máy tính cần đến số bit rất lớn. Như vậy, trong trường hợp này thì loại số có dấu chấm tĩnh sẽ rất bất tiện. Vì vậy tất cả máy tính lưu trữ những số trên dưới dạng dấu chấm động (floating point) 1. 990 x 1033 và 0. 910956 x 10 -27 hay theo số khoa học là : 1. 990 E+33 và 0. 910956 E-27. 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 86

Biểu diễn dấu chấm động Dạngtổng quát: M. RE Trong đó: M (Matissa) phần định trị R (Radix) cơ số E (Exponent) số mũ X=(-1)s. 1. M. 2 E-B Trong đó: s: là bit dấu (s=0 phần định trị là dương; s=1 phần định trị là âm) M : là phần định trị. E: là số mũ được dịch chuyển đi B đơn vị. R đã được biết (R=2) máy tính lưu số dấu chấm động bao gồm hai thành phần chính 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 87

Biểu diễn dấu chấm động Chuẩn IEEE 754 -1985 phân định 3 dạng số dấu chấm động cơ bản (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers ) v. Số có độ chính xác đơn dài 32 bit (single) v. Số có độ chính xác kép dài 64 bit (double) v. Số có độ chính xác mở rộng dài 128 bit (quadruple) 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 88

Biểu diễn dấu chấm động Loại Single ( 32 bits) Double( 64 bits) Quadruple(128 bits) Chiều rộng bit theo loại S E M Tổng cộng E cực đại E cực tiểu Độ dịch 22/04/13 1 8 23 32 255 0 127 Kiến Trúc Máy Tính 1 11 52 64 2047 0 1023 1 15 112 128 32767 0 16383 89

Biểu diễn dấu chấm động Để dễ dàng trong các phép tính, các số được chuẩn hoá về một dạng biểu diễn: ± 1. fff. . . f x 2 ±E Trong đó: f là phần lẻ; E là phần mũ Số chấm động được chuẩn hoá, cho phép biểu diễn gần đúng các số thập phân rất lớn hay rất nhỏ dưới dạng một số nhị phân theo một dạng qui ước. Thành phần của số chấm động bao gồm: phần dấu, phần mũ và phần định trị. Như vậy, cách này cho phép biểu diễn gần đúng các số thực, tất cả các số đều có cùng cách biểu diễn 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 90

Biểu diễn dấu chấm động chính xác đơn 32 bits Có nhiều cách biểu diễn dấu chấm động, trong đó cách biểu diễn theo chuẩn Chuẩn IEEE 754 định nghĩa dạng biểu diễn số chấm động: - Số chấm động chính xác đơn với định dạng được định nghĩa: chiều dài số: 32 bit được chia thành các trường: dấu S (Sign bit - 1 bit), mũ E (Exponent – 8 bit), phần lẻ F (Fraction - 23 bit). Số này tương ứng với số thực: (-1)S* (1, f 1 f 2. . . f 23) *2(E - 127) 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 91

Biểu diễn dấu chấm động chính xác đơn 32 bits Bit 31 30…. 23 22 21 S E f 22 f 21 ………………. Bit 1 Bit 0 f 1 f 0 Ví dụ: Biểu diễn số thập phân -12. 62510 sang số chấm động chuẩn IEEE 754 chính xác đơn (32 bit): Bước 1: Đổi số -12. 62510 sang nhị phân: -12. 62510 = -1100. 1012. Bước 2: Chuẩn hoá: -1100. 1012 = -1. 1001012 x 23 (Số 1. 1001012 dạng 1. f) Bước 3: Điền các bit vào các trường theo chuẩn: Số âm: bit dấu S có giá trị 1. Phần mũ E với số thừa K=127, ta có: E-127=3 ⇒ E = 3 + 127 = 130 (1000 00102). Kết quả nhận được: 1 1000 0010 1001 0100 0000 000 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 92

Biểu diễn ký tự trong máy tính Có hai bộ mã thường sử dụng trên máy tính: v Bộ mã ASSCII v Bộ mã Unicode Bộ mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Do ANSI (American National Standard Institute) thiết kế Bộ mã 8 bit -> mã hoá 28 ký tự có mã từ 00 H -> FFH 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 93

Biểu diễn ký tự trong máy tính Trong đó v 128 ký tự chuẩn cố định có mã (00 H -> 7 FH) v 33 ký tự điều khiển không thể hiện thị nên màn hình. Bao gồm các ký tự điều khiển định dạng văn bản, điều khiển truyền số liệu và điều khiển phân cách thông tin. Còn lại các ký tự còn lại hiển thị được là bao gồm: 26 ký tự hoa 41 h -> 5 Ah 26 ký tự thường 61 h ->7 Ah 10 ký tự số 30 h ->39 h các dấu số học và ký tự đặc biệt 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 94

Biểu diễn ký tự trong máy tính 128 ký tự còn lại là ký tự mở rộng có thể thay đổi tuỳ ý nhà chế tạo máy tính hay người phát triển phần mền sử dụng vào những việc riêng. Có mã 80 H-> FFH 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 95

Bảng Mã ASCII với ký tự điều khiển 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 96

Bảng Mã ASCII với ký tự in được 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 97

Biểu diễn ký tự trong máy tính Bộ mã hợp nhất Unicode: Do các hãng máy tính hàng đầu thế giới kết hợp thiết kế. Bộ mã 16 bit có thể xây dựng bộ mã toàn cầu 216 ký tựvới 128 ký tự đầu có mã trùng mã trong bảng mã ASCII. Cóhỗ trợcác ký tự Tiếng Việt 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 98

Bảng Mã UNICODE 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 99

Thanks See you next slide 22/04/13 Kiến Trúc Máy Tính 100