Konsep Aturcara

1
Konsep Aturcara

• Sistem dawai-kekal (hardwired) tidak fleksibel
• Perkakasan gunaan am boleh melakun tugasan yg
  berbeza-beza mberi isyarat2 kawalan yg betul
• Instead of re-wiring, supply a new set of control
  signals

2
Apakah Aturcara?

• Turutan langkah2
• setiap langkah terdiri drpd operasi aritmetik
  atau logikal dilaksanakan
• setiap operasi memerlukan set isyarat2 kawalan yg
  berbeza.

3
Fungsi Unit Kawalan

• Utk setiap operasi, kod unik disediakan
• E.G. Add, move
• Segmen perkakasan menerima kod tersebut dan
  isyarat2 kawalan dikeluarkan atau diterbitkan.

4
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

5
Komponen2 KomputerPandangan Aras Teratas (Top
Level View)
6
Kitaran Arahan/Suruhan

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

7
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

8
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

9
Contoh Perlaksanaan Program
0 3 4
15
a) Instruction Format
0 1 15
b) Integer Format
Program Counter (PC) Address of
Instruction Instruction Register (IR)
Instruction Being Executed Accumulator (AC)
Temporary Storage
c) Internal CPU Registers
0001b 1d Load AC from Memory 0010b 2d
Store AC to Memory 0101b 5d Add to AC from
Memory
10
Contoh Perlaksanaan Program (samb)
11
Instruction Cycle State Diagram
Capaian CPU ke Memoriatau I/O
AmbilArahan
AmbilOperan
Simpan Operan
OperasiCPU Dalaman
PengiraanAlamatArahan
Operasi Arahan dinyahkodkan
Pengiraan Alamat Operan
OperandAddressCalculation
Operasi Data
String or Vector
Next Instruction
11
12
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)

13
Sampukan (Interrupts)

• Mekanisma yg disediakan utk menghalang/membantutka
  n/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

14
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 mbenarn 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.

15
Program Flow Control
16
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

17
Transfer of Control via Interrupts
18
Kitar Arahan dengan Sampukan
19
Program Timing Short I/O Wait
20
Program Timing Long I/O Wait
21
State Diagram W/interrupts
InstructionFetch
OperandFetch
OperandStore
Inst.....AddressCalculation
Inst.....OperationDecoding
OperandAddressCalculation
OperandAddressCalculation
DataOperation
InterruptCheck
Interrupt
String or Vector
Next Instruction
No Interrupt
22
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.

23
Multiple Interrupts - Sequential
24
Multiple Interrupts - Nested
25
Time Sequence of Multiple Interrupts
26
Penyambungan (Connecting)

• Semua unit-unit mesti bersambungan
• Unit yg berlainan jenis memerlukan penyampungan
  yg berlainan jenis
• Memori
• Input/output
• CPU

27
Penyambungan Memori

• Membabitkan
• Terima hantar data
• Terima alamat lokasi
• Terima isyarat kawalan
• Baca
• Tulis
• Pemasaan

28
Penyampungan Input/output (1)

• Sama seperti memori (from computers viewpoint)
• Output
• Terima data drpd komputer
• Hantar data ke peranti persisian (peripheral
  device)
• Input
• Terima data drpd peranti persisian
• Hantar data ke komputer

29
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)

30
Penyambungan CPU

• Baca arahan data
• Tulis data (slps pemprosesan)
• Hantar isyarat kawalan ke unit2 lain
• Terima sampukan ( laksana)