Konsep Aturcara

• Sistem dawai-kekal (hardwired) tidak fleksibel

• Perkakasan gunaan am boleh melaku’n tugasan yg berbeza-beza & m’beri isyarat2 kawalan yg betul

• Instead of re-wiring, supply a new set of control signals

Apakah Aturcara?

• Turutan langkah2

• setiap langkah terdiri drpd operasi aritmetik atau logikal dilaksanakan

• setiap operasi memerlukan set isyarat2 kawalan yg berbeza.

Fungsi Unit Kawalan

• Utk setiap operasi, kod unik disediakan– E.G. Add, move

• Segmen perkakasan menerima kod tersebut dan isyarat2 kawalan dikeluarkan atau diterbitkan.

Komponen2

• Unit kawalan dan unit logik aritmerik merupakan sebahagian daripada komponen CPU.

• Data & arahan2 perlu dimasukkan ke dalam sistem dan seterusnya keputusan dikeluarkan.– Input/output

• Tempat simpan sementara untuk kod & jawapan diperlukan– Main memory

Komponen2 Komputer:Pandangan Aras Teratas (Top Level View)

Kitaran Arahan/Suruhan

• Dua langkah:– Ambil/Dapatkan (Fetch)– Laksana (Execute)

Kitaran Ambilan

• Pembilang aturcara (Program counter-PC) memegang alamat arahan yg berikutnya utk diambil

• Pemproses mengambil arahan drpd lokasi memori yg ditunjukkan oleh PC.

• Increment PC– kecuali jika diberitahu sebaliknya

• Arahan dimuatkan ke dalam daftar arahan (instruction register-IR)

• Pemproses mentafsirkan arahan tersebut dan melaksanakan tindakan yg diperlukan

Kitaran Perlaksanaan• Ant. Pemproses & ingatan

– Peralihan data di antara CPU & ingatan utama

• Pemproses I/O– Peralihan data di antara CPU & modul I/O

• Pemprosesan Data– Operasi aritmetik atau logikal dikenakan ke atas data

• kawalan (Control)– Pengubahan/pemindaan terhadap turutan operasi– E.G. Jump

• Combination of above

Contoh Perlaksanaan Program

Op Code Address

0 3 4 15

a) Instruction Format

S Address

0 1 15

b) Integer Format

Program Counter (PC)= Address of InstructionInstruction Register (IR) = Instruction Being ExecutedAccumulator (AC) = Temporary Storage

c) Internal CPU Registers

0001b = 1d = Load AC from Memory0010b = 2d = Store AC to Memory0101b = 5d = Add to AC from Memory

Contoh Perlaksanaan Program (samb)

11

Capaian CPU ke Memoriatau I/O

OperasiCPUDalaman

AmbilArahan

PengiraanAlamatArahan

Operasi Arahan

dinyahkodkan

AmbilOperan

PengiraanAlamatOperan

Operasi Data

OperandAddress

Calculation

SimpanOperan

String or VectorNext Instruction

Instruction Cycle State Diagram

Perlaksanaan Arahan

Set kitaran perlaksanaan arahan• Tentukan alamat arahan berikutnya• Ambil arahan tersebut drpd memori• Nyahkod arahan tersebut utk menentukan apa yg perlu

dilakukan• Hitung alamat2 operan yg diperlukan dan ambil operan

tersebut. • Lakukan operasi ke atas operan tersebut. • Simpan keputusan/jawapan yg didapati.• Semak sampukan samada ada atau tidak atau yg dlm

pemerhatian (belum selesai)

Sampukan (Interrupts)

• Mekanisma yg disediakan utk menghalang/membantutkan/menggagalkan pemprosessan normal.– Program: limpahan, bahagi dgn sifar dsgnya– Timer: dijanakan o timer dalam pemproses– Input/output: tugas selesai atau belum selesai– Perkakasan: tiada kuasa, memori error dsbg

Sampukan• Mekanisma drpd modul sistem yg lain yg boleh menyampuk

proses normal CPU.

• Peranti ini 1-10 kali lebih perlahan drpd CPU.

• CPU kena/terpaksa membazirkan bbrp kitaran proses utk menunggu peranti yang perlahan ini menyelesaikan tugasnya.

• Sampukan akan m’benar’n CPU melaksanakan turutan proses normalnya & berhenti seketika drpd servis peranti luaran jika isyarat sampukan sedia untuk perhatian CPU.

• Pemproses & O/S bertanggungjawap ke atas proses mengenalpasti sampukan, menggantung aturcara pengguna, melayan sampukan, & kemudian menyambung semula aturcara pengguan.

Program Flow Control

Sampukan

• Sampukan diproses dlm kitaran sampukan yg berada dlm kitaran arahan– Pd penghujung kitaran arahan (yakni pd simpan operan), semak

samada ada sampukan yg perlu diselesaikan.

– Jika tiada, teruskan arahan berikutnya

– Jika ada

• » Perlaksanaan aturcara digantung & statenya dingatkan

• » Lompat ke interrupt service routine (ISR) & sambung semula kitaran arahan “normal”.

• » Bila ISR selesai, masukan semula state aturcara & sambung semual operasinya

Transfer of Control via Interrupts

Kitar Arahan dengan Sampukan

Program Timing Short I/O Wait

Program Timing Long I/O Wait

InstructionFetch

Inst.....Address

Calculation

Inst.....OperationDecoding

OperandFetch

OperandAddress

Calculation

DataOperation

OperandAddress

Calculation

OperandStore

String or VectorNext Instruction

InterruptCheck

Interrupt

No Interrupt

State Diagram W/interrupts

Sampukan Berbilang• Kebanyakan sistem boleh menampung beberapa sampukan.• Bgmn sistem bertindak jika lebih drpd satu sampukan wujud dlm

satu masa?– » Gunakan sistem keutamaan (yakni memberikan darjah keutamaan

kpd sampukan berbilang).– » Pd permulaan kitaran sampukan, sampukan darjah keutamaan

tertinggi yg menanti dilayan dahulu.– » Sampukan yg selebihnya akan dilayan kemudian.

• Apa yg patut dilakukan sekiranya sampukan wujud ketika ISR sedang dilaksanakan (a result of a previous interrupt).– » Biarkan sampukan kedua sementara waktu (by disabling interrupts)

sehingga ISR selesai.– » Kenalpasti & layan sampukan tersebut jk hy jk ia mempunyai

darjah keutamaan lbh tingg drpd sampukan yg sedang dilaksanakan.

Multiple Interrupts - Sequential

Multiple Interrupts - Nested

Time Sequence of Multiple Interrupts

Penyambungan (Connecting)

• Semua unit-unit mesti bersambungan

• Unit yg berlainan jenis memerlukan penyampungan yg berlainan jenis– Memori– Input/output– CPU

Penyambungan Memori

Membabitkan

• Terima & hantar data

• Terima alamat lokasi

• Terima isyarat kawalan – Baca– Tulis– Pemasaan

Penyampungan Input/output (1)

• Sama seperti memori (from computer’s viewpoint)• Output

– Terima data drpd komputer– Hantar data ke peranti persisian (peripheral device)

• Input– Terima data drpd peranti persisian– Hantar data ke komputer

Penyambungan Input/output (2)

• Terima isyarat kawalan drpd komputer

• Hantar isyarat kawalan ke peranti persisian– E.G. Spin disk

• Terima alamat drpd komputer– E.G. Port number to identify peripheral

• Hantar isyarat sampukan (kawalan)

Penyambungan CPU

• Baca arahan & data

• Tulis data (slps pemprosesan)

• Hantar isyarat kawalan ke unit2 lain

• Terima sampukan (& laksana)