Functional components of a computer

Main memory CPU Arithmetic/Logic Unit ( ALU ) Control Unit Register(s)

Registers The special storage devices in the CPU that CPU uses over and over again for execution of stored-program instructions. There are two types of registers : General purpose registers Special purpose registers

Registers Examples of special purpose registers : PC ( Program Counter ) IR ( Instruction Register ) MAR ( Memory Address Register ) MDR or MBR ( Memory Data Register or Memory Buffer Register ) PSW ( Program Status Word ) etc.

CPU Main Memory Control unit Data bus Control bus Address bus R0 R1  MDR IR MAR PC ALU RN Control unit Data bus Control bus Address bus CPU Main Memory

Registers MBR: Memory Buffer Register MAR: Memory Address Register เป็นหน่วยเก็บข้อมูลที่จะส่งออกไปเก็บหรือที่ดึงมาจากหน่วยความจำ MAR: Memory Address Register เป็นตัวกำหนดแอ็ดเดรสของหน่วยความจำที่ MBR จะทำการอ่านหรือเก็บข้อมูล IR: Instruction Register เป็นส่วนที่เก็บคำสั่ง (Opcode) ที่จะถูกเรียกใช้งาน PC: Program Counter เป็นส่วนที่เก็บแอ็ดเดรสของคำสั่งถัดไปที่จะถูกดึงออกมาจากหน่วยความจำหลัก AC: Accumulator จะใช้ในการเก็บค่าชั่วคราวของโอเปอแรนด์(operands)และผลลัพธ์ของการคำนวณในส่วนALU

Main Memory Operations Memory read operation Transfers the content of a specific main memory location to the CPU. The content of the main memory location remains (unchanged).

Main Memory Operations Memory write operation Transfers a word of information from the CPU to a specific main memory location. Destroys the former content of the main memory location. Memory access time The time it takes to perform a memory read or a memory write operation.

วิธีการเข้าถึงข้อมูล(Access Method) การเข้าถึงแบบลำดับ (Sequential Access) การเข้าถึงจะช้าเพราะต้องสแกนหาตำแหน่งที่ต้องการทีละเรกคอร์ด เทปแม่เหล็ก การเข้าถึงแบบโดยตรง (Direct Access) การเข้าถึงจะเร็วเพราะหัวอ่าน/บันทึกข้อมูลสามารถเข้าถึงข้อมูลได้โดยตรง ฮาร์ดดิสก์ การเข้าถึงแบบสุ่ม (Random Access) การเข้าถึงจะเร็วและเวลาในการเข้าถึงข้อมูล ณ ตำแหน่งใดๆ จะคงที่ หน่วยความจำหลัก, แคช

โครงสร้างของคำสั่ง opcode Address 3 4 15 0001 คือ โหลด(นำ)ข้อมูลจากหน่วยความจำมาเก็บไว้ที่AC 0010 คือ นำข้อมูลที่อยู่ในACมาบันทึกไว้ที่หน่วยความจำ 0101 คือ บวกค่าจากหน่วยความจำเข้ากับค่าที่อยู่ในAC

300 PC 301 AC 302 IR 940 941 Memory CPU Registers 1 9 4 0 3 0 0 5 9 4 1 301 2 9 4 1 302 0 0 0 3 940 0 0 0 2 941 : 3 0 0 PC AC IR Memory CPU Registers Step 1 16 bits PC (Program Counter) บรรจุตำแหน่งของหน่วยความจำ(=30016) Processor ดึงคำสั่ง (194016) ในหน่วยความจำตำแหน่งที่ 30016 เข้ามาเก็บไว้ที่ IR PC เพิ่มค่าขึ้น 1 ตำแหน่ง

300 PC 301 AC 302 IR 940 941 Memory CPU Registers 1 9 4 0 3 0 1 5 9 4 1 301 AC 0 0 0 3 2 9 4 1 302 1 9 4 0 IR : : 0 0 0 3 940 00012 = 116 0 0 0 2 941 Step 2 16 bits Processor เรียกใช้คำสั่ง (194016) ใน IR 4 bits แรกคือคำสั่งให้ load ข้อมูลที่อยู่ที่ตำแหน่ง 94016

300 PC 301 AC 302 IR 940 941 Memory CPU Registers 1 9 4 0 3 0 1 5 9 4 1 301 0 0 0 3 AC 2 9 4 1 302 5 9 4 1 IR : : 0 0 0 3 940 Step 3 0 0 0 2 941 16 bits คำสั่งถัดไป (594116) ที่อยู่ที่หน่วยความจำตำแหน่งที่ 30116 ถูกนำเข้ามาเก็บไว้ที่ IR PC เพิ่มค่าขึ้น 1 ตำแหน่ง

300 PC 301 AC 302 IR 940 941 Memory CPU Registers 1 9 4 0 3 0 2 5 9 4 1 301 AC 0 0 0 5 2 9 4 1 302 01012 = 516 5 9 4 1 IR : : 0 0 0 3 940 3+2 = 5 0 0 0 2 941 Step 4 16 bits ทำตามคำสั่ง (594116 ) 516 = 01012 เป็นคำสั่งให้บวกค่าของข้อมูลที่อยู่ในหน่วยความจำตำแหน่งที่ 94116กับค่าที่เก็บไว้ที่ AC และให้นำผลลัพธ์ที่ได้ไปเก็บไว้ที่ AC

300 PC 301 AC 302 IR 940 941 Memory CPU Registers 1 9 4 0 3 0 2 5 9 4 1 301 0 0 0 5 AC 2 9 4 1 302 2 9 4 1 IR : : 0 0 0 3 940 Step 5 0 0 0 2 941 16 bits คำสั่งถัดไป (294116) ที่อยู่ที่หน่วยความจำตำแหน่งที่ 30216 ถูกนำเข้ามาเก็บไว้ที่ IR PC เพิ่มค่าขึ้น 1 ตำแหน่ง

300 PC 301 AC 302 IR 940 941 Memory CPU Registers 1 9 4 0 3 0 3 5 9 4 1 301 AC 0 0 0 5 2 9 4 1 302 00102 = 216 2 9 4 1 IR : : 0 0 0 3 940 0 0 0 5 941 Step 6 16 bits ทำตามคำสั่ง (294116 ) 216 = 00102 เป็นคำสั่งให้บันทึกค่าข้อมูลที่อยู่ใน AC ลงในหน่วยความจำตำแหน่งที่ 94116