Computer Architecture - Get as PowerPoint

Document Sample
Computer Architecture - Get as PowerPoint Powered By Docstoc
					‫‪www.Bargh-Electronic.com‬‬
  ‫پایگاه مجازی برق الکترونیک‬




     ‫صيشجمٌاي دودوي ي‬
‫همايض دا دى ًا‬

                        ‫•اهٍاع دادىًا‬

                            ‫•منموًا‬

                 ‫•همايض با مميز خابت‬

                 ‫•همايض با مميز ظواور‬

                  ‫•ديگر هدًاي بايوري‬

                         ‫•هطف خعا‬
           ‫همايض دا دى ًا‬

                             ‫اظالؾاثي هي يم هامپيٍثر با ان صر و هار دارد:‬
                                                     ‫• دادى ًا‬
                ‫- دادى ًاي ؾددي (اؾداد ظبيؿي و شكيكي)‬
                   ‫- دادى ًاي غير ؾددي (شروف ،ؾالئم)‬
                                  ‫• ارثباط بين ؾواغر دادى اي‬
‫- صاخجمان ًاي دادى اي(ليشت ًاي پيٍهدي،درخت ًا و....)‬
                                        ‫• برهامي ًا (دصجٍرات)‬
                             ‫همايض ؾددي دادىًا‬

                                                                ‫دادىًاي ؾددي.‬       ‫•‬
                                                        ‫اؾداد(ظبيؿي ،شكيكي)‬     ‫–‬
                                                             ‫صيشجم همايض اؾداد.‬     ‫•‬
 ‫– صيشجم همايطي هي در ان منان ًر رلم داراي وزن هيشت(مدو صيشجم اؾداد يٍهاهي).‬
                       ‫– صيشجم ًائي هي ًر رلم در همايض يم ؾدد داراي وزن اصت.‬
     ‫‪ ‬در اين صيشجم بي ًر رلم هشبت بي زايگاى ان يم وزن اخجػاص مي دًيم.‬
‫‪ ‬صيشجم ًاي دًدًي ،دودوئي و ًگزادصيمال مدالٌاي ي از اين صيشجم ًا ًشجود.‬
                                ‫همايض ؾددي دادًا‬

                                                               ‫•اگر پاية ًر صيشجم ‪R‬باظد‬
                                    ‫–بايد از 1-‪R‬رلم براي همايض اؾداد اصجفادى هرد.‬
                                                                          ‫–مدال:‬
‫‪AR = an-1 an-2 ... a1 a0 .a-1…a-m‬‬
                  ‫هكعي در ايورا لشمت ظبيؿي و هشري ؾدد را از ينديگر زدا هردى اصت.‬
                                                          ‫–ارزش ‪AR‬برابر اصت با:‬
                ‫1‪n ‬‬
‫= ) ‪V(AR‬‬        ‫‪a R‬‬
               ‫‪i  m‬‬
                        ‫‪i‬‬
                            ‫‪i‬‬



‫,‪R = 10 Decimal number system‬‬         ‫‪R = 2 Binary‬‬
‫,‪R = 8 Octal‬‬                          ‫‪R = 16 Hexadecimal‬‬
                                       ‫همايض ؾددي دادًا‬

                                              ‫•مبواي اهجخاب صيشجم همايض اؾداد زمان و ًزيوي ميباظد:‬
                                         ‫–ًزيوة صاخت صخت افزار(‪CPU،ALU‬و هاهالٌاي ارثباظي)‬
                                                                  ‫–زمان الزم براي پردازش دادى ًا‬


                                                                        ‫•زداول الزم براي زمؽ رياضي اؾداد‬
                                                   ‫–در صيشجم ًائي هي منان رلم در اهٌا داراي وزن هيشت:‬
                         ‫•زداول چوين صيشجم ًاي ي پايان هاپذير اصت و بوابراين غير لابو صاخت مي باظود.‬
                                                          ‫•در صيشجم ًائي هي منان رلم داراي وزن اصت:‬
‫–زدول زمؽ دو رلم براي چوين صيشجمًائي پايان پذير اصت، اما ًر چي اهدازة زدول هٍچن جر باظد ،صاخت ان‬
                       ‫مكرون بي غرفي ثر اصت.بوابراين در چوين ظرايعي مبواي 2مرزس ثر از مبواي 01اصت.‬
                        ‫همايض ؾددي دادًا‬

                          ‫زداول الزم براي زمؽ اؾداد در دو صيشجم دودوئي و دى دًي‬
                                                ‫9 8 7 6 5 4 3 2 1 0‬
                                            ‫0‬   ‫9 8 7 6 5 4 3 2 1 0‬
                                            ‫1‬   ‫01 9 8 7 6 5 4 3 2 1‬
                                            ‫2‬   ‫1101 9 8 7 6 5 4 3 2‬
                                            ‫3‬   ‫211101 9 8 7 6 5 4 3‬
                                            ‫4‬   ‫31211101 9 8 7 6 5 4‬
    ‫0‬   ‫1‬                                   ‫5‬   ‫4131211101 9 8 7 6 5‬
‫0‬   ‫0‬   ‫1‬                                   ‫6‬   ‫514131211101 9 8 7 6‬
                                            ‫7‬   ‫61514131211101 9 8 7‬
‫1‬   ‫1‬   ‫01‬                                  ‫8‬   ‫7161514131211101 9 8‬
                                            ‫9‬   ‫817161514131211101 9‬

‫زدول زمؽ اؾداد دودوئي‬                                   ‫زدول براي زمؽ اؾداد دًدًي‬
        ‫مكايشة اؾداد در چٌار مبوا‬

      ‫همايض ارلام در مبواًاي01،2،8،61‬
‫‪Decimal Binary Octal Hexadecimal‬‬
 ‫00‬        ‫0000‬       ‫00‬          ‫0‬
 ‫10‬        ‫1000‬       ‫10‬          ‫1‬
 ‫20‬        ‫0100‬       ‫20‬          ‫2‬
 ‫30‬        ‫1100‬       ‫30‬          ‫3‬
 ‫40‬        ‫0010‬       ‫40‬          ‫4‬
 ‫50‬        ‫1010‬       ‫50‬          ‫5‬
 ‫60‬        ‫0110‬       ‫60‬          ‫6‬
 ‫70‬        ‫1110‬       ‫70‬          ‫7‬
 ‫80‬        ‫0001‬       ‫01‬          ‫8‬
 ‫90‬        ‫1001‬       ‫11‬          ‫9‬
 ‫01‬        ‫0101‬       ‫21‬          ‫‪A‬‬
 ‫11‬        ‫1101‬       ‫31‬          ‫‪B‬‬
 ‫21‬        ‫0011‬       ‫41‬          ‫‪C‬‬
 ‫31‬        ‫1011‬       ‫51‬          ‫‪D‬‬
 ‫41‬        ‫0111‬       ‫61‬          ‫‪E‬‬
 ‫51‬        ‫1111‬       ‫71‬          ‫‪F‬‬
                     ‫ثبديو بين مبواًاي 2،61و8‬

‫ثبديو بين مبواًاي8،2و61بي صادگي دصجي بودي رلم ًا و زايگزيوي اهٌا با رلمٌاي مجواػر در صيشجم ديگر مي باظد.‬




‫1‬   ‫2‬     ‫7‬     ‫5‬     ‫4‬     ‫3‬                                            ‫‪Octal‬‬
‫1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1‬                                         ‫‪Binary‬‬
   ‫‪A‬‬        ‫‪F‬‬      ‫6‬       ‫3‬                                             ‫‪Hexa‬‬
            ‫ثبديو اؾداد در مبواي 01بي مبواًاي ديگر‬

                                              ‫•ثبديو از مبواي ‪R‬بي مبواي 01‬



             ‫‪A = an-1 an-2 an-3 … a0 . a-1 … a-m‬‬
           ‫‪V(A) =  ak Rk‬‬
‫1-8 ‪(736.4)8 = 7 x 82 + 3 x 81 + 6 x 80 + 4 x‬‬
         ‫01)5.874( = 8/4 + 1 ‪= 7 x 64 + 3 x 8 + 6 x‬‬
‫01)45( = ... = 2)011011(‬
‫01)587.6( = ... = 2)111.011(‬
‫01)342( = ... = 61)3‪(F‬‬
‫01)................. 307307875.0( = ... = 6)523.0(‬
                        ‫ثبديو دصيمال بي مبواي ‪R‬‬

‫•اؾداد را بي دو لشمت غصيس و هشري ثكشيم مي هويم و ًر لشمت را زداگاهي ثبديو مي هويم‬

                                                          ‫•ثبديو لشمت غصيس بي مبواي ‪.R‬‬
                   ‫–با ثكشيمات مجٍالي بر‪R‬و گرد اوري باليماهدى ًا بي ؾوٍان رلم ًاي مبواي ‪.R‬‬
                                                          ‫•ثبديو لشمت هشري بي مبواي ‪.R‬‬
        ‫–با ضرب مجٍالي در ‪R‬و گرد اوري اؾداد غصيس ثٍليد ظدى بي ؾوٍان رلم ًاي مبواي زديد ‪R‬‬
                        ‫ثبديو دصيمال بي مبواي ‪R‬‬
                   ‫مدال: ؾدد 5786.14 در مبواي 01 ميباظد. اهرا بي مبواي 2 ثبديو هويد.‬
‫شو: ابجدا لشمت اؾطار را از غصيس زدا هردى ؾمو ثبديو را براي ًر يم زداگاهي اهرام ميدًيم.‬

                                                             ‫5786.0 = اؾطار‬
                                                             ‫5786.0‬
         ‫14 = غصيس‬                                           ‫‪x‬‬    ‫2‬
         ‫14‬                                                  ‫0573.1‬
         ‫02‬    ‫1‬                                             ‫‪x‬‬    ‫2‬
         ‫01‬    ‫0‬                                             ‫0057.0‬
          ‫5‬    ‫0‬                                             ‫‪x‬‬    ‫2‬
          ‫2‬    ‫1‬                                             ‫0005.1‬
          ‫1‬    ‫0‬                                             ‫‪x‬‬    ‫2‬
          ‫0‬    ‫1‬                                             ‫0000.1‬

      ‫01)14(‬       ‫2)100101( =‬                              ‫01)5786.0(‬      ‫2)1101.0( =‬

                   ‫2)1101.100101( = 01)5786.14(‬
                                   ‫منمو اؾداد‬

                                   ‫دو هٍع منمو براي ًر ؾدد در مبواي ‪R‬وزٍد دارد:‬        ‫•‬
                                                                     ‫منمو ‪R‬‬        ‫-‬
                                                                    ‫منمو1-‪R‬‬        ‫-‬
                               ‫در منمو 1-‪R‬از ًر رلم مكدار(1-‪)R‬راهشر ميهويم.‬            ‫•‬
                                                ‫منمو 9ؾدد 01538برابر اصت با01461‬   ‫–‬
                                               ‫منمو 1ؾدد20101براربر اصت با21010‬    ‫–‬
‫براي يافجن منمو ‪R‬يم ؾدد ابجدا منمو 1-‪ R‬ان ؾدد را مصاصبي هردى صپس مكدار1را با ان‬        ‫•‬
                                                                  ‫زمؽ مي هويم.‬
                                      ‫منمو 01ؾدد01538برابر اصت با 1+01461=01561‬    ‫–‬
                                    ‫منمو 2ؾدد 20101برابر اصت با 1+21010 = 20110‬    ‫–‬
                                       ‫اؾداد با مميز خابت‬

                                                  ‫• اؾداد اؾطاري را مي ثٍان بي دو غٍرت همايض داد:‬
                                                                      ‫– اؾداد اؾطاري با مميز خابت.‬
                                                                     ‫– اؾداد اؾطاري با مميز ظواور.‬
                                                            ‫• همايض اؾداد دودوئي با روش مميز خابت:‬
‫‪X = xnxn-1xn-2 ... x1x0 . x-1x-2 ... x-m‬‬

‫• هصٍة همايض اؾداد ؾالمجدار بي ايوػٍرت اصت هي از باارزشثرين بيت براي ؾالمجگذاري اصجفادى ميهويم. اگر‬
                                                ‫1=‪ Xn‬ؾدد موفي و اگر 0=‪ Xn‬ؾدد مدبت اصت.‬
                                        ‫اؾداد ؾالمت دار‬

‫• در شالت ظبيؿي صيشجم اؾداد اهجخاب ظدى براي همايض اؾداد بايد بجٍاهد ًم اؾداد بدون ؾالمت و ًم اؾداد‬
                                                                           ‫ؾالمت دار را همايض دًد.‬
                                                  ‫• صي روش زير براي همايض اؾداد ؾالمت دار وزٍد دارد:‬
                                                                    ‫– همايض بػٍرت اهدازى-ؾالمت.‬
                                                                      ‫– همايض بػٍرت منمو يم.‬
                                                                       ‫– همايض بػٍرت منمو دو.‬
                                       ‫اؾداد ؾالمت دار‬

         ‫مدال:اؾداد 9+ و 9- را بي غٍرت يم ؾدد بايوري مبواي 2 با اصجفادى از 3روش فٍق همايض دًيد:‬
                                                      ‫ثوٌا يم روش براي همايض ؾدد 9+ وزٍد دارد.‬
‫1000100→9+‬

                                                            ‫براي ؾدد 9-صي روش همايض وزٍد دارد:‬
                                                          ‫روش اهدازى-ؾالمت: 100100 1‬
                                                             ‫روش منمو يم:011011 1‬
                                                             ‫روش منمو دو: 111011 1‬
          ‫همايض اؾداد با مميز خابت‬

‫• بعٍر هلي در هامپيٍثر ًا اؾداد با مميز خابت بي دو غٍرت همايض دادى مي ظٍهد:‬
                               ‫– فكط لشمت هشري ان همايض دادى مي ظٍد..‬
                                                 ‫– فكط لشمت غصيس ان.‬
                         ‫خػايع صي روش همايض اؾداد ؾالمت دار‬

                                            ‫• منمو يم ؾدد ؾالمت دار در ًر يم از 3صيشجم همايض:‬
                               ‫– اهدازى-ؾالمت:براي منمو هردن هافي اصت فكط بيت ؾالمت را مؿنٍس هويم.‬
                              ‫– منمو يم: ثمام بيت ًا را هي ظامو بيت ؾالمت ًم ميظٍد را منمو مي هويم.‬
                                                         ‫– منمو دو:از ؾدد مربٍظي منمو دو مي گيريم.‬




‫‪X = xn xn-1 ... x0 . x-1 ... x-m‬‬
                ‫خػايع صي روش همايض اؾداد ؾالمت دار‬

      ‫– مكايشي بزرگ جرين و هٍچن جرين ؾدد در ًر يم از 3روش و ًمچوين همايض 0در اهٌا:‬
                               ‫ؾالمجدار‬

‫1 ... 11.11 ... 110 ‪Max: 2n - 2-m‬‬
‫1 ... 11.11 ... 111 )‪Min: -(2n - 2-m‬‬
‫0+ :‪Zero‬‬         ‫0 ... 00.00 ... 000‬
        ‫0-‬       ‫0 ... 00.00 ... 001‬

             ‫همايض ؾالمت بي همم منمو 1‬
‫‪Max: 2n - 2-m‬‬    ‫1 ... 11.11 ... 110‬
‫2(- :‪Min‬‬‫0 ... 00.00 ... 001 )‪n - 2-m‬‬

‫0+ :‪Zero‬‬         ‫0 ... 00.00 ... 000‬
         ‫0-‬      ‫1 ... 11.11 ... 111‬
             ‫همايض ؾالمت بي همم منمو 2‬
‫‪Max: 2n - 2-m‬‬     ‫1 ... 11.11 ... 110‬
‫‪Min: -2n‬‬          ‫0 ... 00.00 ... 001‬
‫0 :‪Zero‬‬           ‫0 ... 00.00 ... 000‬
                          ‫وزن ارلام در صيشجم منمو دو‬

                     ‫• وزن ارلام درهمايض منمو دو اؾداد ؾالمت دار بي غٍرت زير ثؿريف ميظٍد:‬
                                                             ‫– بيت ؾالمت داراي وزن موفي اصت.‬
                                  ‫– وزن بكية بيت ًا مطابي شالت اؾداد بدون ؾالمت مصاصبي مي ظٍد:‬


‫0‪X = xn xn-1 ... x‬‬


                        ‫‪‬‬
                         ‫1-‪n‬‬
‫+ ‪ V(X) = - xn  2n‬‬           ‫‪xi  2i‬‬
                         ‫0=‪i‬‬
                            ‫زمؽ اؾداد ؾالمت دار در صيشجم اهدازى-ؾالمت‬

                                                                   ‫ؾالمت دو ؾدد با يندگر مكايشي مي ظٍهد.‬     ‫1.‬
 ‫اگر ؾالمجٌا ينشان بٍد،مكادير دو ؾدد با ينديگر زمؽ ميظٍهد.و پس از ان وزٍد صرريز بررصي مي ظٍد.‬                ‫2.‬
                               ‫اگر ؾالمت دو ؾدد مجفاوت بٍد،ؾدد هٍچن جر از ؾدد بزرگ جر هم مي ظٍد.‬             ‫3.‬
‫ؾالم ت دو ؾ دد در ش الجي ه ي ؾالم ت دو ؾ دد ب ا ين ديگر برابره د براب ر ب ا ؾالم ت ين ي از دو ؾ دد اص ت.در‬   ‫4.‬
                                 ‫شالجي هي ؾالمجٌا مجفاوثود ؾالمت شاغلرمؽ ؾالمت ؾدد بزرگ جر اصت.‬
              ‫زمؽ اؾداد ؾالمت دار در صيشجم اهدازى ؾالمت‬

                                                                     ‫چود مدال‬


            ‫9+6‬                                       ‫9 + 6-‬
              ‫6‬   ‫0110‬                          ‫9‬    ‫1001‬
           ‫9 )+‬   ‫1001‬                        ‫6)-‬    ‫0110‬
            ‫51‬    ‫11110 >- 1111‬                 ‫3‬    ‫11000 >- 1100‬

             ‫)9 -( + 6‬                                ‫)9-( + 6-‬
              ‫1001 9‬                               ‫0110 6‬
           ‫0110 6 )-‬                            ‫1001 9 )+‬
            ‫11001 >- 1100 3 -‬                   ‫11111 >- 1111 51-‬
‫‪Overflow‬‬   ‫)9-( + )9-( ‪9 + 9 or‬‬
                       ‫زمؽ دو ؾدد ؾالمت دار در همايض منمو دو‬

‫• دو ؾدد ًمراى با بيت ؾالمجطان باينديگر زمؽ مي ظٍهد و از رلم هكلي خروزي از پر ارزش ثرين بيت غرفي‬
                                                                                  ‫هؼر مي ظٍد.‬
                  ‫0110 0 6‬                                   ‫6-‬          ‫0101 1‬                            ‫مدال‬
               ‫1001 0 9 )+‬                                 ‫9 )+‬          ‫1001 0‬
                 ‫1111 0 51‬                                    ‫3‬          ‫1100 0‬

                  ‫0110 0 6‬                                    ‫9-‬    ‫1110 1‬
              ‫1110 1 9- )+‬                                 ‫9- )+‬    ‫1110 1‬
                 ‫1011 1 3-‬                                   ‫0111 0)1( 81-‬
                                                                             ‫1-‪x’n-1y’n-1sn‬‬
                                                                             ‫)‪(cn-1  cn‬‬

                  ‫1001 0 9‬                            ‫‪overflow‬‬
               ‫1001 0 9 )+‬                                   ‫دوؾملٍهد داراي يم ؾالمجود ولي ؾالمت شاغو زمؽ با اهٌا مجفاوت اصت.‬
                 ‫0100 1 81‬                                  ‫‪xn-1yn-1s’n-1 + x’n-1y’n-1sn-1 = cn-1 cn‬‬
                                       ‫1-‪xn-1yn s’n‬‬
                                       ‫)‪(cn-1  cn‬‬
                       ‫زمؽ دو ؾدد همايض دادى ظدى در صيشجم منمو يم‬

‫دو ؾدد را ًمراى با بيت ؾالمجطان زمؽ مي هويم.اگر يم رلم هكلي از پر ارزش ثرين بيت خارج ظد شاغو زمؽ را با‬
                                                     ‫1زمؽ ميهويم و از رلم هكلي غرفي هؼر مي هويم.‬
                                                           ‫‪end-around carry‬‬              ‫مدال‬
                          ‫6‬   ‫0110 0‬
                  ‫)+‬     ‫9-‬   ‫0110 1‬                    ‫)+‬
                         ‫3-‬   ‫0011 1‬
                                                         ‫)+‬

                                                               ‫‪not overflow‬‬       ‫0 = )‪(cn-1  cn‬‬


                         ‫0110 1 9-‬                             ‫0 9‬    ‫1001‬
                 ‫)+‬      ‫0110 1 9-‬                       ‫)+‬    ‫0 9‬    ‫1001‬
                           ‫0011 0)1(‬                             ‫0100)1( 1‬
                 ‫)+‬                ‫1‬
                              ‫1011 0‬
                                                     ‫‪overflow‬‬
                                                      ‫)‪(cn-1  cn‬‬
                  ‫مكايشة همايض اؾداد ؾالمت دار در صي صيشجم‬

                                                                         ‫• صادگي در موفي هردن‬
‫‪S + M > 1’s Complement > 2’s Complement‬‬




                                                                 ‫• پيادى صازي ثٍصط صختافزار‬
                              ‫– صيشجم اهدازى ؾالمت بي يم ثفريق هوودى و يم زمؽ هوودى هياز دارد.‬
                          ‫– در صيشجم ًاي منمو دو و منمو يم ،فكط بي يم زمؽ هوودى هياز ًشت.‬
                                                                        ‫• صرؾت اهرام مصاصبات‬

‫)‪2’s Complement > 1’s Complement(end-around C‬‬
‫مكايشة همايض اؾداد ؾالمت دار در صي صيشجم‬

                                                ‫• ثطخيع ؾدد غفر‬
                              ‫– صيشجم منمو دو از ًمي صريؿجر اصت.‬
                                    ‫ثفريق‬

                                                                 ‫• ثفريق در صيشجم منمو دو‬
   ‫– منمو دو، ثفريق هوودى(ًمراى با بيت ؾالمت)را ميگيريم و شاغو را با ثفريق ظٍهدى زمؽ ميهويم.‬



‫‪(A)-(-B) =(A)+ B‬‬
‫)‪(A)- B=(A)+( -B‬‬
                  ‫همايض اؾداد با مميز ظواور‬

                              ‫• در اين همايض منان مميز لشمت هشري خابت هيشت.‬
                                 ‫• ظٍل ؾدد لابو همايض در اين روش وصيؽ اصت.‬
                         ‫‪F = EM‬‬


  ‫2-‪mn ekek-1 ... e0 mn-1mn‬‬     ‫‪… m0 . m-1 … m-m‬‬
‫ؾالمت‬     ‫هما‬                      ‫ماهجيس‬

                          ‫‪‬ماهجيس:ؾدد ؾالمت دار با مميز خابت(خٍاى ؾدد غصيس و يا ؾدد هشري).‬
                                                           ‫‪‬هما:منان مميز را مطخع ميهود.‬


                           ‫مكدار مؿادل دى دًي‬
                                                           ‫‪M: Mantissa‬‬
          ‫)‪V(F) = V(M) * RV(E‬‬                              ‫‪E: Exponent‬‬
                                                           ‫‪R: Radix‬‬
                                             ‫اؾداد با مميز ظواور‬

                                                                                                                    ‫مدال:‬



                      ‫‪sign‬‬                                                      ‫‪sign‬‬
                        ‫0‬             ‫7654321.‬                                   ‫0‬       ‫40‬
                                   ‫‪mantissa‬‬                                       ‫‪exponent‬‬
                                  ‫40+01 ‪==> +.1234567 x‬‬

                                                           ‫ً‬
‫هن جي: در همايض اؾداد بي غٍرت ظواور ثوٌا ماهجيس(‪)M‬و هما(‪)E‬غريصاهمايض دادى مي ظٍهد.مبوا و منان مميز بي غٍرت ضموي اصجوباط مي‬
                                                                                                                   ‫ظٍهد.‬
                                 ‫اؾداد با مميز ظواور‬

‫مدال:ؾدد 11.1001+را بي غٍرت يم ؾدد با مميز ظواور 61بيجي (6بيت هما و 01 بيت ماهجيس)همايض دًيد.‬



                       ‫0‬      ‫000111001 00100 0‬
                      ‫عالمت‬      ‫نما‬        ‫مانتیس‬
            ‫یا‬
                       ‫0‬      ‫001110010 10100 0‬
‫خػٍغيات همايض اؾداد بػٍرت مميز ظواور‬

                                                      ‫• فرم هرمال اؾداد با مميز ظواور‬
   ‫– همايضًاي مجؿددي از يم ؾدد در صيشجم همايض اؾداد با مميز ظواور وزٍد دارد.‬
                       ‫– با ارزش ثرين رلم ماهجيس ًمٍار بايد يم رلم غير غفر باظد.‬
                                                                          ‫• همايض غفر‬
                                       ‫– غفر:همايض بػٍرت ماهجيس غفر(0=‪)M‬‬
                                                            ‫– غفر شكيكي:‬
                                                         ‫• ماهجيس برابر با غفر.‬
  ‫• هما برابر اصت با هٍچن جرين ؾدد لابو همايض هي بػٍرت 0...00همايض دادى مي ظٍد.‬
                            ‫همايض داخلي و خارزي‬

                                                               ‫همايض داخلي و خارزي‬
 Another
Computer                                            External
                                              Representation


        External
  Representation                Internal
                             Representation                        Human


                                     CPU
                                    Memory


                   External
  Device           Representation
                                                    ‫همايض خارزي‬

                                                                                                                      ‫• اؾداد‬
‫– اغلب دادى ًاي ي هي درون هامپيٍثر ذخيرى مي ظٍهد در هٌايت ثٍصط مصاصباثي هي بر روي اهان اهرام مي گيرد ثغيير پيدا مي‬
                                                                                                            ‫هود.‬
                                                                   ‫• همايض داخلي براي هارامدي اهرام مصاصبات.‬
                                         ‫• الزم اصت هجايذ هٌائي زٌت همايض بي يم فرمت خارزي مواصب ثبديو ظٍهد.‬
                                                                                      ‫• شروف الفبا،ؾالئم و برخي اؾداد‬
                                                          ‫– ؾواغر اين دادى ًا ثٍصط ًيچ پردازظي ثغيير پيدا همي هوود.‬
                              ‫• هيازي بي همايض داخلي هدارهد،چرا هي در ًيچگٍهي مصاصبياي مٍرد اصجفادى لرار هميگيرهد.‬
                                                           ‫• همايض خارزي براي پردازش و ارائي در فرمت لابو الزم اصت.‬
        ‫همايض خارزي‬

                                     ‫مدال:اؾداد دًدًي‬
               ‫• همايض بي غٍرت يم هد بايوري دودوئي.‬
‫• همايض بػٍرت ‪) Binary Coded Decimal(BCD‬‬


        ‫‪Decimal‬‬   ‫‪BCD Code‬‬
           ‫0‬       ‫0000‬
           ‫1‬       ‫1000‬
           ‫2‬       ‫0100‬
           ‫3‬       ‫1100‬
           ‫4‬       ‫0010‬
           ‫5‬       ‫1010‬
           ‫6‬       ‫0110‬
           ‫7‬       ‫1110‬
           ‫8‬       ‫0001‬
           ‫9‬       ‫1001‬
                          ‫اهٍاع هدًاي دصيمال‬

                         ‫1-,1,2-,2,4,8ًر هدام وزن ًاي ي ًشجود هي بي ًر بيت اخجػاص پيدا هردى اهد.‬   ‫•‬




‫1242 )1248(‪Decimal BCD‬‬   ‫3-‪84-2-1 Excess‬‬
  ‫0‬     ‫0000‬      ‫0000 0000‬            ‫1100‬
  ‫1‬     ‫1000‬      ‫1110 1000‬           ‫0010‬
  ‫2‬     ‫0100‬      ‫0110 0100‬            ‫1010‬
  ‫3‬     ‫1100‬      ‫1010 1100‬           ‫0110‬
  ‫4‬     ‫0010‬      ‫0010 0010‬            ‫1110‬
  ‫5‬     ‫1010‬      ‫1101 1101‬           ‫0001‬
  ‫6‬     ‫0110‬      ‫0101 0011‬           ‫1001‬
  ‫7‬     ‫1110‬      ‫1001 1011‬           ‫0101‬
  ‫8‬     ‫0001‬      ‫0001 0111‬           ‫1101‬
  ‫9‬     ‫1001‬      ‫1111 1111‬           ‫0011‬
                                   ‫اهٍاع هدًاي دصيمال‬

‫بدصت اوردن منمو 9هد ‪BCD‬هار مطنلي اصت.اما از اهرا هي صاير هدًا خٍد منمو ًشجود اين هار براي اهٌا‬
                                                                                 ‫صادى اصت.‬
                                                                                 ‫• هنات ديگر:‬
             ‫‪d3 d2 d1 d0: symbol in the codes‬‬

     ‫1 ‪BCD: d3 x 8 + d2 x 4 + d1 x 2 + d0 x‬‬
                 ‫.‪ 8421 code‬‬
     ‫1 ‪2421: d3 x 2 + d2 x 4 + d1 x 2 + d0 x‬‬
     ‫)1-( ‪84-2-1: d3 x 8 + d2 x 4 + d1 x (-2) + d0 x‬‬
     ‫3 + ‪Excess-3: BCD‬‬
                                      ‫هد گري‬

     ‫•يني از خػيػي ًاي هد گري ايوشت هي دو هد مجٍالي ان ثوٌا در يم بيت با ينديگر ثفاوت دارهد.‬
                                                        ‫•خػيػة فٍق در بؿضي مٍالؽ هاربرد دارد.‬
‫‪Decimal‬‬  ‫‪Gray‬‬                ‫‪Binary‬‬
‫0‪number g3 g2 g1 g‬‬          ‫0‪b3 b2 b1 b‬‬
    ‫0‬   ‫0 0 0 0‬              ‫0 0 0 0‬
    ‫1‬   ‫1 0 0 0‬              ‫1 0 0 0‬
    ‫2‬   ‫1 1 0 0‬              ‫0 1 0 0‬
    ‫3‬   ‫0 1 0 0‬              ‫1 1 0 0‬
    ‫4‬   ‫0 1 1 0‬              ‫0 0 1 0‬
    ‫5‬   ‫1 1 1 0‬              ‫1 0 1 0‬
    ‫6‬   ‫1 0 1 0‬              ‫0 1 1 0‬
    ‫7‬   ‫0 0 1 0‬              ‫1 1 1 0‬               ‫هد گري 4-بيجي‬
    ‫8‬   ‫0 0 1 1‬              ‫0 0 0 1‬
    ‫9‬   ‫1 0 1 1‬              ‫1 0 0 1‬
   ‫01‬   ‫1 1 1 1‬              ‫0 1 0 1‬
   ‫11‬   ‫0 1 1 1‬              ‫1 1 0 1‬
   ‫21‬   ‫0 1 0 1‬              ‫0 0 1 1‬
   ‫31‬   ‫1 1 0 1‬              ‫1 0 1 1‬
   ‫41‬   ‫1 0 0 1‬              ‫0 1 1 1‬
   ‫51‬   ‫0 0 0 1‬              ‫1 1 1 1‬
                              ‫ثصليو هد گري‬

      bnbn- ‫همايض دًودة يم هد گري براي ؾدد بايوري‬gngn-1...g1g0 ‫•فرض هويد بيت ًاي‬
                                                                .‫…1باظود‬b1b0
 gi = bi  bi+1 , 0  i  n-1                Reflection of Gray codes
 g n = bn                                        0   0   0   0   00   0   000
and                                               1   0   1   0   01   0   001
 bn-i = gn  gn-1  . . .  gn-i                      1   1   0   11   0   011
                                                      1   0   0   10   0   010
 b n = gn                                                     1   10   0   110
                                                              1   11   0   111
                                                              1   01   0   101
                                                              1   00   0   100
                                                                       1   100
                                                                       1   101
                                                                       1   111
                                                                       1   010
                                                                       1   011
                                                                       1   001
                                                                       1   101
                                                                       1   000
                         ASCII ‫همايض هاراه جرًا بٍصيلة هد‬

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Code
                       MSB (3 bits)
                         0     1      2    3   4   5   6   7

          LSB      0   NUL   DLE      SP   0   @   P   ‘   P
        (4 bits)   1   SOH   DC1      !    1   A   Q   a   q
                   2   STX   DC2      “    2   B   R   b   r
                   3   ETX   DC3      #    3   C   S   c   s
                   4   EOT   DC4      $    4   D   T   d   t
                   5   ENQ   NAK      %    5   E   U   e   u
                   6   ACK   SYN      &    6   F   V   f   v
                   7   BEL   ETB      ‘    7   G   W   g   w
                   8   BS    CAN      (    8   H   X   h   x
                   9   HT    EM       )    9   I   Y   I   y
                   A   LF    SUB      *    :   J   Z   j   z
                   B   VT    ESC      +    ;   K   [   k   {
                   C   FF    FS       ,    <   L   \   l   |
                   D   CR    GS       -    =   M   ]   m   }
                   E   SO    RS       .    >   N   m   n   ~
                   F   SI    US       /    ?   O   n   o   DEL
                 ASCII ‫همايض هاراه جرًاي هوجرلي ثٍصط هد‬

NUL   Null                        DC1    Device Control 1
SOH   Start of Heading (CC)       DC2    Device Control 2                 .
STX   Start of Text (CC)          DC3    Device Control 3
ETX   End of Text (CC)            DC4    Device Control 4
EOT   End of Transmission (CC)    NAK    Negative Acknowledge (CC)
ENQ   Enquiry (CC)                SYN    Synchronous Idle (CC)
ACK   Acknowledge (CC)            ETB    End of Transmission Block (CC)
BEL   Bell                        CAN    Cancel
BS    Backspace (FE)              EM     End of Medium
HT    Horizontal Tab. (FE)        SUB    Substitute
LF    Line Feed (FE)              ESC    Escape
VT    Vertical Tab. (FE)          FS     File Separator (IS)
FF    Form Feed (FE)              GS     Group Separator (IS)
CR    Carriage Return (FE)        RS     Record Separator (IS)
SO    Shift Out                   US     Unit Separator (IS)
SI    Shift In                    DEL    Delete
DLE   Data Link Escape (CC)
                (CC) Communication Control
                (FE) Format Effector
                (IS) Information Separator
              ‫هدًاي ثطخيع خعا‬

                                                                     ‫•صيشجم ثٍازن:‬
                                              ‫–صادىثرين روش براي ثطخيع خعا.‬
                                      ‫–يم بيت ثٍازن بي اظالؾات اضافي مي گردد.‬
                                 ‫–دو هٍع ثٍازن وزٍد دارد،ثٍازن زوج و ثٍازن فرد.‬


                                                                          ‫•ثٍازن زوج:‬
            ‫–يم بيت بي اظالؾات اضافي ميظٍد بوابراين ثؿداد هو 1ًاي هد زوج اصت.‬

‫0 1001101‬
‫1 0100101‬
            ‫هدًاي ثطخيع خعا‬

                                                                       ‫•ثٍازن فرد:‬

            ‫–يم بيت بي اظالؾات اضافي ميظٍد.بوابراين ثؿداد هو بيتًا فرد اصت.‬

‫1 1001101‬
‫0 0100101‬
                                       ‫ثٍليد بيت ثٍازن‬

                                                                                     ‫•ثٍليد بيت ثٍازن:‬
               ‫–براي ؾدد بايوري0‪-7(b6b5…b1b‬بيت اظالؾات)و با ثٍازن زوج بي غٍرت زير ثٍليد مي گردد:‬


 ‫0‪beven = b6  b5  ...  b‬‬

                                                                                 ‫–براي ثٍازن فرد:‬



‫‪bodd = beven  1 = beven‬‬
     ‫ثٍليد هوودة بيت ثٍازن‬

                             ‫• مدار ثٍليد هوودة بيت ثٍازن زوج‬



‫6‪b‬‬
‫5‪b‬‬                                   ‫‪beven‬‬
‫4‪b‬‬
‫3‪b‬‬
‫2‪b‬‬
‫1‪b‬‬
‫0‪b‬‬
     ‫ثٍليد هوودة بيت ثٍازن‬

                             ‫•مدار ثٍليد هوودة بيت ثٍازن زوج‬



‫6‪b‬‬
‫5‪b‬‬                                ‫‪beven‬‬
‫4‪b‬‬
‫3‪b‬‬
‫2‪b‬‬
‫1‪b‬‬
‫0‪b‬‬
     ‫ثٍليد هوودة بيت ثٍازن‬

                             ‫•مدار ثٍليد هوودة بيت ثٍازن زوج‬



‫6‪b‬‬
‫5‪b‬‬                                ‫‪beven‬‬
‫4‪b‬‬
‫3‪b‬‬
‫2‪b‬‬
‫1‪b‬‬
‫0‪b‬‬
        ‫چم هوودة ثٍازن‬

                         ‫•مدار چم هوودة ثٍازن زوج‬


beven
 b6
 b5
 b4
 b3
 b2
 b1                      Even Parity
 b0                      error indicator
‫صازماهدًي شافؼي‬
‫صازماهدًي شافؼي‬

                       ‫•صلشلي مراثب شافؼي‬
                             ‫•شافؼة اغلي‬
                             ‫•شافؼة زاهبي‬
                            ‫•شافؼة اهرموي‬
                              ‫•شافؼة هٌان‬
                            ‫•شافؼة مرازي‬
                  ‫•صخت افزار مديريت شافؼي‬
                                     ‫صلشلي مراثب شافؼي‬

‫صلشلي مراثب شافؼي بي خاظر صرؾت بخطيدن دصجرصي بي شافؼي با شدالو ًزيوي بٍزٍد امدى اصت.‬                ‫•‬

          ‫در صلشلي مراثب شافؼي ًرم(هي لاؾدة ان در پائين اصت) اگر از پائين بي باال شرهت هويم:‬        ‫•‬
                                                        ‫صرؾت دصجرصي بي شاػي بيطجر ميظٍد.‬       ‫1.‬
                                                           ‫ًزيوي صختافزار افزايض پيدا ميهود.‬   ‫2.‬
                                                               ‫شرم شافؼي هاًض پيدا ميهود.‬      ‫3.‬
                   ‫صلشلي مراثب شافؼي‬

Auxiliary memory
                                                ‫صلشلي مراثب شافؼي‬
   Magnetic
      tapes            I/O              Main
                   processor           memory
   Magnetic
     disks

                     CPU               Cache
                                       memory


                     Register


                       Cache


                   Main Memory



                   Magnetic Disk



                   Magnetic Tape
                             ‫شافؼة اغلي‬

                                                        ROM‫و‬RAM ‫•شافؼي ًاي‬
                                                       RAM‫–همٍهي اي از يم شافؼة‬

Chip select 1         CS1
Chip select 2         CS2
        Read          RD     128 x 8             8-bit data bus
                              RAM
        Write         WR
7-bit address         AD 7



 CS1 CS2        RD   WR   Memory function    State of data bus
  0   0          x    x     Inhibit         High-impedence
  0   1          x    x     Inhibit         High-impedence
  1   0          0    0     Inhibit         High-impedence
  1   0          0    1     Write           Input data to RAM
  1   0          1    x     Read            Output data from RAM
  1   1          x    x     Inhibit         High-impedence
                            ROM

                                             ROM‫–همٍهياي از يم شافؼة‬




Chip select 1   CS1
Chip select 2   CS2
                       512 x 8    8-bit data bus
                        ROM
9-bit address   AD 9
                          ‫هگاظت ادرس شافؼي‬

                                                   .‫•هگاظت ادرس بي يم ثراظة شافؼي‬
                                                                            :‫مدال‬
                                             .ROM ‫و 215بايت‬RAM‫هگاظت 215بايت‬

              Hexa                   Address bus
Component    address        10 9     8 7 6 5         4 3 2 1
 RAM   1    0000 - 007F      0   0   0   x   x   x   x   x   x   x
 RAM   2    0080 - 00FF      0   0   1   x   x   x   x   x   x   x
 RAM   3    0100 - 017F      0   1   0   x   x   x   x   x   x   x
 RAM   4    0180 - 01FF      0   1   1   x   x   x   x   x   x   x
 ROM        0200 - 03FF      1   x   x   x   x   x   x   x   x   x
                                           ‫هگاظت ادرس شافؼي‬

                                                                                     ‫•اثػال شافؼي بي ‪.CPU‬‬
                              ‫–ثراظيًاي ‪RAM‬و‪ROM‬از ظريق گذرگاى دادى و ادرس بي ‪CPU‬مجػو مي ظٍهد.‬
‫–بيتًاي همارزش ثر در خعٍط ادرس بايت ًاي درون يم ثراظة شافؼة وبيت ًاي با ارزش بيطجريم ثراظي از چودين ثراظة‬
                                                                                    ‫شافؼي را اهجخاب مي هوود.‬
                                   CPU ‫اثػال شافؼي بي‬
      Address bus         CPU                                      CPU ‫اثػال ثراظي ًاي شافؼي بي‬
16-11 10 9 8        7-1   RD WR                         Data bus



        Decoder
       3 2 1 0
                                   CS1
                                   CS2




                                                 Data
                                   RD  128 x 8
                                       RAM 1
                                   WR
                                   AD7

                                   CS1
                                   CS2




                                                 Data
                                   RD  128 x 8
                                       RAM 2
                                   WR
                                   AD7

                                   CS1
                                   CS2
                                                 Data
                                   RD  128 x 8
                                       RAM 3
                                   WR
                                   AD7

                                   CS1
                                   CS2
                                                 Data




                                   RD  128 x 8
                                       RAM 4
                                   WR
                                   AD7

                                   CS1
                                   CS2
                                                 Data




                            1- 7      512 x 8
                            8
                                   AD9 ROM
                     ‫شافؼيًاي زاهبي‬

                                            ‫•صازماهدًي اظالؾات برروي هٍارًاي مغواظيشي‬



                       file i
       block 1             block 2
                                          block 3     EOF
      R1
           R2   R3      R4
                             R5
                                     R6
                block 3 IRG
                                             R1
EOF                               R3 R2
                R5    R4                          block 1
                                   block 2
                   ‫شافؼيًاي زاهبي‬

                                    ‫•صازماهدًي ديشمًاي صخت افزاري‬


‫‪Moving Head Disk‬‬       ‫‪Fixed Head Disk‬‬




           ‫‪Track‬‬
                         ‫شافؼة اهرموي‬

       ‫•دصجرصي بي اين گٍهي شافؼي ًا بر اصاس مصجٍاي دادى غٍرت ميگيرد هي ادرس ان.‬
‫•اين گٍهي شافؼي ًا بي شافؼيًاي لابو ادرسدًي با(‪ )CAM‬مصجٍا ًم هاميدى مي ظٍهد.‬
                                                         ‫•صازماهدًي صختافزاري‬

           ‫)‪Argument register(A‬‬



              ‫)‪Key register (K‬‬
                                     ‫‪Match‬‬
                                    ‫‪register‬‬

‫‪Input‬‬      ‫‪Associative memory‬‬
             ‫‪array and logic‬‬
                                        ‫‪M‬‬
‫‪Read‬‬            ‫‪m words‬‬
‫‪Write‬‬        ‫‪n bits per word‬‬
                                              ‫شافؼة اهرموي‬

                                                                                        ‫•ؾملنرد شافؼة اهرموي‬
      ‫–ًرهلمي در خبات ‪CAM‬بي ظٍر مٍازي با مصجٍيات خبات ‪)Argument Register(A‬مكايشي ميظٍد.‬
                                                        ‫–اگر در ‪ word[i]=A،CAM‬اهگاى 1=]‪.M[i‬‬
                    ‫–ثمام هلماثي هي در ‪ CAM‬مكدار1=]‪ M[i‬ان بي غٍرت ثرثيبي از ‪ CAM‬خٍاهدى ميظٍد.‬
‫–از خبات ‪K‬براي ماصم هردن يم فيلد و يا هليد در خبات ‪A‬اصجفادى مي ظٍد(ثوٌا بيتًاي از خبات‪A‬هي داراي يم 1در بيت‬
                                                           ‫مجواػر در خبات ‪K‬باظود مٍرد مكايشي لرار ميگيرهد).‬
                       CAM ‫صازماهدًي‬

                                             CAM‫•صازماهدًي داخلي‬



          A1      Aj            An


          K1      Kj             Kn


Word 1    C11    C1j             C1n    M1


Word i    Ci1    Cij             Cin    Mi


Word m    Cm1    Cmj             Cmn    Mm

         Bit 1   Bit j          Bit n
        CAM ‫صازماهدًي‬

                       .CAM ‫)در‬Cij(‫•صازماهدًي داخلي يم صلٍل‬


                         Aj   Kj
Input


Write




        R   S
                F ij     Match     To M i
Read                     logic
                                    ‫مدار اهعباق‬

                                            .)match logic(‫•صازماهدًي داخلي مدار اهعباق‬

K1                 A1   K2                 A2          Kn             An


     F'i1   F i1             F'i2   F i2        ....    F'in   F in




                                                                           Mi
                                                     ‫شافؼة هٌان‬

                                                                                       ‫•اغو مرازؿات مصلي بي شافؼي‬
                 ‫–ظبق اين اغو دصجرصي بي شافؼي در بازى ًاي زماهي مؿين ثمايو دارد هي بي صلٍلًاي مراور شافؼي باظد.‬
‫–اين هٍاشي شافؼي را بي زير مرمٍؾي اي ي ثكشيم مي هود هي در ظٍل زمان اين زير مرمٍؾيًا با زير مرمٍؾي ًاي زديد ؾٍض‬
                                                                                                          ‫مي ظٍهد.‬
                        ‫ً‬
‫–مصلي بٍدن مٍلت:ظبق اين اغو اظالؾاثي هي در ايودة هزديم مٍرد اصجفادى لرار ميگيرهد،اشجماال ًم اهوٍن مٍرد اصجفادى‬
                                                                                                     ‫لرار گرفجي اهد.‬
‫–مصلي بٍدن فيزيني:ظبق اين اغو اگر يم هلمي مٍرد دصجيابي لرار گرفت،هلمي ًاي مراور با اين هلمي در ايودة هزديم مٍرد‬
‫دصجيابي لرار ميگيرهد(بي ؾوٍان مدال دادى ًاي مربٍط بي ًم در يم ارايي پطتصرًم ذخيرى ميظٍهد،ويا دصجٍرات در يم‬
                                                                     ‫برهامي بي ثرثيب و اغلب پطت صرًم ازرا ميظٍهد.).‬
                                                     ‫شافؼة هٌان‬

                                                                                                           ‫•شافؼةهٌان‬
                                                            ‫–اغو مصلي بٍدن مرازؿات ؾلت هارهرد شافؼة هٌان ميباظود.‬
‫–شافؼيًاي هٌان ،شافؼيًاي صريؽ و هم شرمي ًشجود هي اظالؾاثي را هي اشجمال دارد بي زودي مٍرد دصجيابي لرار گيرهد را‬
                                                                                              ‫در خٍد ذخيرى مي هوود.‬




                  ‫‪Main memory‬‬
                                                                             ‫‪CPU‬‬
                                            ‫‪Cache memory‬‬
                                                 ‫هارائي شافؼة هٌان‬

                                                                                               ‫•ثرثيب دصجرصي شافؼي‬
                                                 ‫–ثمام دصجرصيًا بي شافؼي ابجدا بي صمت شافؼة هٌان ًدايت ميظٍهد.‬
                                         ‫–اگر هلمة مٍرد هؼر در شافؼة هٌان بٍد،شافؼة هٌان مٍرد دصجيابي لرار ميگيرد.‬
‫–اگر هلمة مٍرد هؼر در شافؼة هٌان هبٍد بلٍك و يا خعي هي هلمة مٍرد هؼر را در بر دارد از شافؼة اغلي زايگزين يم بلٍك در‬
                                                                                                 ‫شافؼة هٌان ميظٍد.‬
                                                    ‫•چگٍهي مي ثٍاهيم هلمة مٍرد هؼر در هدام بلٍك وزٍد دارد؟‬
                                       ‫•در غٍرت زايگزيوي يم بلٍك از شافؼي هٌان هدام بلٍك بايد اهجخاب ظٍد؟‬
                                     ‫هارائي شافؼة هٌان‬

                                                                    ‫•هارائي صيشجم شافؼة پوٌان‬
        ‫‪: Hit Rate‬درغدي از هو دصجرصي ًاي بي شافؼي هي از ظريق شافؼة هٌان براوردى ميظٍد.‬
             ‫‪:Te‬زمان مٍخر دصجرصي بي يم هلمي از شافؼي درصيشجميهي ازشافؼةهٌاناصجفادىمي هود.‬
                                                              ‫‪:Tc‬زمان دصجرصي بي شافؼة هٌان.‬
                                                            ‫‪:Tm‬زمان دصجرصي بي شافؼة اغلي.‬
‫‪Te = Tc + (1 - h) Tm‬‬
                                                                                        ‫مدال:‬
‫%58.0 = ‪Tc = 0.4µs, Tm = 1.2µs, h‬‬
‫‪Te = 0.4 + (1 - 0.85) * 1.2 = 0.58µs‬‬
               ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان‬

           ‫•اهجكال دادى ًا از شافؼة اغلي بي شافؼة هٌان فرايود هگاظت هاميدى ميظٍد.‬

‫•ثابؽ هگاظت:ثواػر بين بلٍكًاي شافؼةاغلي و بلٍكًاي شافؼة هٌان را مطخع ميصازد.‬
                                                               ‫•اهٍاع هگاظت:‬
                                                             ‫–هگاظت اهرموي.‬
                                                            ‫–هگاظت مشجكيم.‬
                                                    ‫–هگاظت اهرموي مرمٍؾياي.‬
      ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت اهرموي)‬

                                                                           ‫•هگاظت اهرموي‬
      ‫–ًر بلٍك از شافؼة هٌان ميثٍاهد ًر بلٍك از شافؼة اغلي را ذخيرى هود(لابليت اهؿعاف).‬
                       ‫–زدول هگاظت در شافؼة اهرموي پيادى صازي ميظٍد(صريؽ و گران).‬
                 ‫–زدول هگاظت ،ًم ادرس هلمة شافؼي و ًم مصجٍيات ان را ذخيرى ميهود.‬

       ‫)‪address (15 bits‬‬

      ‫‪Argument register‬‬

          ‫‪Address‬‬                  ‫‪Data‬‬
          ‫00010‬                   ‫0543‬
‫‪CAM‬‬       ‫77720‬                   ‫0176‬
          ‫53222‬                   ‫4321‬
                       ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت مشجكيم)‬

                                     ‫•ًر بلٍك شافؼي ثوٌا در يم منان از شافؼة هٌان ميثٍاهد ذخيرى ظٍد.‬
                                    ‫•زدول هگاظت از شافؼة‪RAM‬صاخجي ميظٍدبراي شافؼة اهرموي.‬
                                         ‫•يم ادرس‪-n‬بيجي شافؼةاغلي بي دو لشمت زير ثكشيم ميظٍهد.‬
                                                                         ‫–‪k‬بيت براي ‪.INDEX‬‬
                                                                          ‫–‪n-k‬بيت براي ‪.TAG‬‬
 ‫•از ادرس ‪-n‬بيجي براي دصجرصي بي شافؼة اغلي و از ‪-k‬بيت براي دصجرصي بي شافؼة هٌان اصجفادى ميظٍد.‬
                                                                           ‫•روابط بين ادرس ًا‬
‫)6(‪Tag‬‬   ‫)9(‪Index‬‬



         ‫000 00‬        ‫21 ‪32K x‬‬
                                               ‫000‬
                                                         ‫21 ‪512 x‬‬
                    ‫‪Main memory‬‬                      ‫‪Cache memory‬‬
                    ‫‪Address = 15 bits‬‬                 ‫‪Address = 9 bits‬‬
                    ‫‪Data = 12 bits‬‬                    ‫‪Data = 12 bits‬‬
         ‫777 77‬                                ‫777‬
            ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت مشجكيم)‬

                                              ‫•صازماهدًي شافؼة هٌان با هگاظت مشجيم:‬



‫‪Memory‬‬
‫‪address‬‬   ‫‪Memory data‬‬
  ‫00000‬     ‫0221‬                      ‫‪Cache memory‬‬
                             ‫‪Index‬‬
                            ‫‪address‬‬     ‫‪Tag‬‬      ‫‪Data‬‬
 ‫77700‬      ‫0432‬               ‫000‬     ‫00‬       ‫0221‬
 ‫00010‬      ‫0543‬

 ‫77710‬      ‫0654‬
 ‫00020‬      ‫0765‬

                              ‫777‬      ‫20‬       ‫0176‬
 ‫77720‬      ‫0176‬
                            ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت مشجكيم)‬
                                                                              ‫ؾملنرد هگاظت مشجكيم:‬       ‫•‬
                                  ‫‪cpu‬يم درخٍاصت شافؼي بػٍرت(‪ ) TAG;INDEX‬ثٍليد ميهود.‬                 ‫–‬
‫از ظريق ‪INDEX‬بي شافؼة هٌان دصجرصي پيدا ميهود،يؿوي بي(‪)tag;data‬و ‪TAG‬را با‪tag‬مكايشي‬                    ‫–‬
                                                                                            ‫ميهود.‬
‫اگر‪TAG=tag‬پس يم اغابت رخدادى اصت.بوابراين دادى ًا را از شافؼة هٌان بازيابي مي هود و بي ‪CPU‬با‬         ‫–‬
                                                                                         ‫ميگرداهد.‬
‫اگر‪TAG<>tag‬پس يم ؾدم اغابت رخدادى و بوابر اين ؾمليات زير را بي ثرثيب اهرام مي دًد(‪:M‬شافؼة‬            ‫–‬
                                                                        ‫اغلي،‪:Cache‬شافؼة هٌان):‬
‫)‪(M[tag;INDEX] <- Cache[INDEX](data‬داده ها را ا حافظة پنهان از بلوك مربوطه بر‬                   ‫1.‬
                                                           ‫روي حافظه انتقالميدهد.(.‬
‫)]‪(Cache[INDEX] <- (TAG;M[TAG; INDEX‬حافظة پنهان را با داده هاي جديد‬                             ‫2.‬
                                                             ‫از‪CPU‬به روز ميكند.(.‬
     ‫)‪(CPU<-Cache[INDEX](date‬داده ها را از روي حافظة اصلي به ‪cpu‬ارسال مي كند(‬                   ‫3.‬
           ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت مشجكيم)‬

                                      ‫•هگاظت مشجكيم با بلٍك ًائي بي ظٍل 8هلمي‬


          ‫‪Index‬‬   ‫‪tag‬‬   ‫‪data‬‬     ‫6‬       ‫6‬     ‫3‬
          ‫000‬     ‫10‬    ‫0543‬    ‫‪Tag‬‬   ‫‪Block‬‬   ‫‪Word‬‬
‫0 ‪Block‬‬
          ‫700‬     ‫10‬    ‫8756‬
          ‫010‬                              ‫‪INDEX‬‬
‫1 ‪Block‬‬
          ‫710‬




‫077 36 ‪Block‬‬      ‫20‬
         ‫777‬      ‫20‬    ‫0176‬
               ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت اهرموي مرمٍؾياي)‬

‫•ًر هلمياي در شافؼة اغلي داراي مرمٍؾياي از مناهٌا در شافؼة هٌان اصت هي مي ثٍاهد در اهٌا بار ظٍد.‬
                                              ‫•هگاظت اهرموي مرمٍؾياي با مرمٍؾي ًاي ي با اهدازة 2:‬


       ‫‪Index‬‬   ‫‪Tag‬‬      ‫‪Data‬‬      ‫‪Tag‬‬      ‫‪Data‬‬
         ‫000‬    ‫10‬     ‫0543‬        ‫20‬      ‫0765‬




         ‫777‬    ‫20‬     ‫0176‬        ‫00‬      ‫0432‬
                      ‫هگاظت شافؼة اغلي و هٌان (هگاظت اهرموي مرمٍؾياي)‬

                                                                            ‫•ؾملنرد هگاظت اهرموي مرمٍؾياي:‬
                                  ‫–يم درخٍاصت شافؼي بػٍرت(‪ ) TAG;INDEX‬ثٍليد ميهود.‬
‫–با اصجفادى از ‪INDEX‬بي شافؼة هٌان دصجرصي پيدا ميهود.يؿوي بي(هلمي ًاي شافؼة‬
                                                    ‫پوٌان(0‪)tag0,data‬و(1‪.))tag1,data‬‬
                                               ‫–بي ثرثيب ‪TAG‬را با 0‪tag‬و1‪tag‬مكايشي مي هود.‬
                                                     ‫–. ‪if tag i=TAG ->Hit, CPU<-data i‬‬
                                                                 ‫–‪.if tag i <>TAG->Miss‬‬
‫•يني از دو هلمة )0 ‪(tag 0,data‬و(1 ‪)tag 1,data‬را زايگزين مي هود(در ايورا فرض مي‬
                          ‫هويم(0‪)tag0,data‬را زايگزين هويم)و صپس ؾمليات زير را بي ثرثيب اهرام مي دًيم:‬
‫)0 ‪M[tag 0, INDEX] <- Cache[INDEX](data‬‬
‫,)]‪Cache[INDEX](tag 0, data 0) <- (TAG, M[TAG,INDEX‬‬
‫)0 ‪CPU <- Cache[INDEX](data‬‬
                                               ‫هٍظجن در شافؼي‬


                                                                        ‫•هٍظجن در شافؼي از ظريق شافؼة هٌان .‬
                                                                                   ‫زماهي هي در شافؼي مي هٍيشم:‬
‫–اگر هلمي اي هي مي هٍيشيم درون شافؼة هٌان باظد(‪)Hit‬هلمة مٍرد هؼر را بي ظٍر مٍازي ًم در شافؼة هٌان مي هٍيشيم و‬
                                                                                            ‫ًم در شافؼة اغلي.‬
‫–اگر هلمي اي هي مي هٍيشيم درون شافؼة هٌان هباظد(‪)Miss‬هلمة مٍرد هؼر را فكط در شافؼة هٌان ميهٍيشيم. اگر در‬
          ‫ًوگام خٍاهدن يم ‪Miss‬اثفاق بيافجد بلٍهي هي درون ‪cache‬هبٍدى دوبارى درون ‪cache‬بازهٍيشي ميظٍد.‬
                                                                     ‫•در اين روش شافؼي ًميطي بٌوگام اصت.‬
                                                               ‫•اين روش بي خاظر دصجرصي بي شافؼي،هود اصت.‬
                                             ‫هٍظجن در شافؼي‬

                                                              ‫•هٍظجن در شافؼي از ظريق ‪:write-back‬‬
                                                                       ‫ًوگامي هي در شافؼي مي هٍيشيم:‬
             ‫–اگر هلمي اي هي مي هٍيشيم درون شافؼة هٌان باظد(‪)Hit‬هلمة مٍرد هؼر را فكط درون ‪cache‬ميهٍيشيم.‬
‫–اگر هلمياي را هي مي هٍيشيم درون شافؼة هٌان هبٍد(‪)Miss‬بلٍك مٍرد هؼر بي شافؼة پوٌان مي اوريم و درون‬
‫‪cache‬ميهٍيشيم اگر در ًوگام خٍاهدن يم ‪Miss‬اثفاق بيافجد بلٍهي هي بايد زايگزين ظٍد درون شافؼي هٍظجي مي ظٍد.‬
                                                                        ‫•شافؼي در اين روش بي ًوگام هيشت.‬
                                         ‫شافؼة مرازي‬
        ‫ً‬
‫•شافؼة مرازي بي هاربر اين ديد را ميدًد هي صيشجم داراي يم شافؼة بشيار بزرگ اصت،ًرچود والؿا اين ظٍر‬
                                                       ‫هباظد و شرم شافؼة اغلي بشيار هٍچم باظد.‬
            ‫•در شافؼة مرازي فضاي ادرس يم مٍزٍديت موعكي اصت و فضاي شافؼي يم مٍزٍديت فيزيني.‬



                   ‫‪address space‬‬                      ‫‪memory space‬‬

                   ‫‪virtual address‬‬      ‫‪Mapping‬‬
                   ‫)‪(logical address‬‬                ‫‪physical address‬‬

         ‫‪address generated by programs‬‬         ‫‪actual main memory address‬‬
                             ‫شافؼة مرازي‬

 .‫•هگاظت ادرس:زدول هگاظت شافؼي براي هگاظت ادرس ًاي مرازي بي ادرس ًاي فيزيني‬



Virtual address


     Virtual        Memory             Main memory
    address                              address        Main
                    mapping                            memory
    register         table                register



                                    Physical
                                    Address
                  Memory table                       Main memory
                  buffer register                    buffer register
                                          ‫هگاظت ادرس‬

‫•فضاي ادرس و فضاي شافؼي ًر هدام بي لشمت ًاي خابت و مشاوي ثكشيم ميظٍهد هي بي ًر هدام از اين‬
                                                            ‫لشمتًا يم غفصي و يا بلٍك ميگٍيود.‬

                                                                               ‫غفصات ‪1k‬اي‬
                                 ‫0 ‪Page‬‬
                                 ‫1 ‪Page‬‬
                                 ‫2 ‪Page‬‬
                ‫‪Address space‬‬                 ‫‪Memory space‬‬   ‫0 ‪Block‬‬
                                 ‫3 ‪Page‬‬
                ‫312 = ‪N = 8K‬‬                  ‫212 = ‪M = 4K‬‬   ‫1 ‪Block‬‬
                                 ‫4 ‪Page‬‬
                                                             ‫2 ‪Block‬‬
                                 ‫5 ‪Page‬‬
                                                             ‫3 ‪Block‬‬
                                 ‫6 ‪Page‬‬
                                 ‫7 ‪Page‬‬
                                             ‫هگاظت ادرس‬

                                         .‫•صازماهدًي يم زدول هگاظت شافؼي در يم صيشجم غفصي بودي‬

                              Page no.             Line number
                               1 0 1         0 1 0 1 0 1 0 0 1 1          Virtual address

              Table                               Presence
              address                             bit
                        000              0                                                  Main memory
                        001     11       1                                                     Block 0
                        010     00       1                                                     Block 1
                        011              0                   01   0101010011                   Block 2
                        100              0                                                     Block 3
                                                              Main memory
                        101     01       1                    address register
Memory page table       110     10       1
                        111              0                                                      MBR


                                01       1
                                           ‫زدول غفصة اهرموي‬

‫•فرض مي هويم ثؿداد فريم ًاي(لاب ًاي) مٍزٍد در شافؼي برابر ‪m‬و ثؿداد غفصي ًاي مٍزٍد در فضاي‬
                                                                   ‫ادرس مرازي برابر‪n‬باظد.‬
                                                                         ‫•ظرح زدول غفصي:‬
‫–راى شو مشجكيم لرار دادن يم زدول در شافؼي با ‪n‬مدخو:اين يم راى شو هاهارامد اصت،چرا هي ًمراى‪n-m‬مدخو درون‬
                                                                                 ‫زدول غفصي خالي اصت.‬
 ‫–راى شو هارامدثر لرار دادن يم زدول غفصة‪m‬مدخلي درون شافؼة اهرموي اصت هي هلمي ًاي ان بي غٍرت زير مي باظود:‬
‫)‪(Page Number:Block Number‬‬
                                                           ‫‪Virtual address‬‬
                                              ‫.‪Page no‬‬
                                               ‫1 0 1‬            ‫‪Line number‬‬        ‫‪Argument register‬‬

                                               ‫1 0 1‬        ‫0 0‬     ‫‪Key register‬‬

                                               ‫0‬   ‫0‬   ‫1‬    ‫1‬   ‫1‬
                                               ‫0‬   ‫1‬   ‫0‬    ‫0‬   ‫0‬   ‫‪Associative memory‬‬
                                               ‫1‬   ‫0‬   ‫1‬    ‫0‬   ‫1‬
                                               ‫1‬   ‫1‬   ‫0‬    ‫1‬   ‫0‬
                                             ‫.‪Page no. Block no‬‬
                                       ‫خعاي هكع غفصي‬

                            ‫خعاي غفصي:زماهيني ظمارة غفصة مٍرد هؼر در زدول غفصي هباظد.‬          ‫•‬
                                                                      ‫مراشو مديريت يم خعاي غفصي:‬
                               ‫1. يم ثلي صيشجم ؾامو اثفاق مي افجد(ثلي يم هٍع ولفة هرم افزاري ).‬
                                                  ‫2. خبات ًاي هاربر و شالت برهامي ذخيرى مي ظٍد.‬
                                ‫3. مطخع مي ظٍد هي ولفة رخ دادى يم خعاي هكع غفصي اصت.‬
‫4. بررصي مي ظٍد هي ايا ارزاع بي غفصة مٍرد هؼر يم ارزاع مراز اصت و پس از ان منان غفصي برروي‬
                                                                       ‫ديشم مطخع ميظٍد.‬
‫5. فرمان براي خالي هردن يم فريم از ظرف ديشم براي بار هردن غفصة مربٍظي از روي ديشم غادر‬
                                                                                     ‫ميظٍد.‬
                                     ‫دريم غف ثا زماهي هي بي اين دصجگاى صرويس دًي ظٍد غبر هن.‬   ‫•‬
                                       ‫خعاي هكع غفصي‬

                                              ‫براي زمان ثاخير دوراهي و زشجرٍي ديشم موجؼر بمان.‬   ‫•‬
                                     ‫غفصة خٍاهدى ظدى از روي ديشم را درون فريم شافؼي موجكو هن.‬    ‫•‬
                                  ‫6. زماهيني ‪cpu‬موجؼر اصت ممنن اصت هارًاي ديگري اهرام دًد.‬
                        ‫7. ولفي از ظرف ديشم براي اؾالم اين مٍضٍع هي ؾمليات ‪I/O‬پايان يافجي اصت.‬
                                               ‫8. خبات ًا و شالت برهامة هاربران ديگر ذخيرى مي ظٍد.‬
                                                  ‫9. مطخع مي ظٍد ولفي از ظرف ديشم بٍدى اصت.‬
                            ‫01. زدول غفصي بي روز مي ظٍد(غصة دلخٍاى ًم اهوٍن درون شافؼي اصت).‬
      ‫11. اهجؼار براي ‪cpu‬ثا زماهيني فرايودي را هي دچار خعاي هكع غفصي ظدى بٍد را دوبارى ازرا هود.‬
‫21. بازيابي خبات ًا،شالت برهامي و زدول غفصة بي روز ظدى و از صر گيري دصجٍرالؿملي هي باؾح خعاي‬
                                                                          ‫هكع غفصي ظدى بٍد.‬
                                 ‫خعاي هكع غفصي‬

                                      :‫•ثمام 21مراشو هامبردى ظدى در ظنو زير ؾالمت گذاري ظدى اهد‬
                                  3    Page is on backing store
                         OS


                                  2    trap



         1   Reference
LOAD M
                                       0
             6
          restart
         instruction                                              4
                                                                  bring in
                                              free frame
                                                                  missing
                         5                                        page
                              reset
                              page
                              table


                                           main memory
                                                    ‫زايگزيوي غفصات‬

‫الگٍريجم ًاي زايگزيوي غفصات ثػميم مي گيرهد هدام غفصات بايد از فريم شافؼي زايگزين ظٍهد ثا‬                                ‫•‬
                                                       ‫فضاي هافي براي غفصات زديد بٍزٍدايد.‬
            ‫ثؿيير در روية صرويس دًي بي خعاي هكع غفصي(هي در اصاليدًاي لبلي بي ان اظارى ظد).‬                              ‫•‬
                                                                 ‫منان غفصة معلٍب را برروي ديشم مطخع هن.‬            ‫1.‬
                                                                          ‫يم فريم خالي درون شافؼي پيدا هن.‬         ‫2.‬
                                                          ‫پيدا هردي از ان اصجفادى هن.‬       ‫اگر يم فريم خالي‬   ‫•‬
  ‫در غير ايوػٍرت با اصجفادى از يم الگٍريجم زايگزيوي غفصي يني از غفصات مٍزٍد در شافؼي را براي خروج اهجخاب هن.‬   ‫•‬
                                                                   ‫غفصة اهجخاب ظدى را بر روي ديشم بوٍيس.‬       ‫•‬
                                                                    ‫ً‬
                                                  ‫غفصة زديد را درون فريم شافؼة(فريم زديدا خالي ظدى)بار هن.‬         ‫3.‬
                                                                          ‫ازراي فرايود ولفي هاربر را ااز صر گير.‬   ‫4.‬
                      ‫زايگزيوي غفصات‬

                                      .‫مراشو فٍق در ظنو زير ظمارى گذاري ظدى اهد‬


      valid/
frame invalid bit                       swap
                                        out
                                      1 victim
                                        page
              2 change to
 f 0    v i     invalid      victim
                                      3
              4                       swap
  f      v      reset page
                table for             desired
                new page              page in
                                                  backing store
page table
                                                    ‫الگٍريجم ًاي زايگزيوي غفصي‬

                                                                                                                        ‫•الگٍريجم‪FIFO‬‬
    ‫‪Reference string‬‬
   ‫7‬        ‫0‬       ‫1‬       ‫2‬       ‫0‬   ‫3‬       ‫0‬       ‫4‬       ‫2‬       ‫3‬       ‫0‬       ‫3‬   ‫2‬   ‫1‬       ‫2‬       ‫0‬   ‫1‬   ‫7‬       ‫0‬       ‫1‬
        ‫7‬       ‫7‬       ‫7‬       ‫2‬           ‫2‬       ‫2‬       ‫4‬       ‫4‬       ‫4‬       ‫0‬               ‫0‬       ‫0‬               ‫7‬       ‫7‬       ‫7‬
                ‫0‬       ‫0‬       ‫0‬           ‫3‬       ‫3‬       ‫3‬       ‫2‬       ‫2‬       ‫2‬               ‫1‬       ‫1‬               ‫1‬       ‫0‬       ‫0‬
                        ‫1‬       ‫1‬           ‫1‬       ‫0‬       ‫0‬       ‫0‬       ‫3‬       ‫3‬               ‫3‬       ‫2‬               ‫2‬       ‫2‬       ‫1‬
       ‫‪Page frames‬‬


‫•الگٍريجم ‪FIFO‬غفصي اي را براي زايگزيوي اصجفادى مي هود هي بيطجرين زمان درون شافؼي بٍدى اصت.اين‬
‫الگٍريجم از يم غف اصجفادى مي هود ًر مٍلؽ يم غفصة زديد درون شافؼي بار ظد ظواصة ان را ثي غف مي‬
                              ‫گذارد و در ًوگام اهجخاب غفس اي را هي زلٍي غف بٍدى را اهجخاب ميهود.‬
       ‫• پيادىصازي اين الگٍريجم صادى ولي ممنن اصت باؾح بٍزٍد امدن ثواوب در خعاي هكع غفصي ظٍد.‬
                                                 ‫الگٍريجم ًاي زايگزيوي غفصي‬

                     ‫•الگٍريجم بٌيوي(‪:)OPT‬غفصياي را اهجخاب ميهودهي در ايودى ديرثرين مرازؿي را داظجي باظد.‬
                                                                  ‫•اين الگٍريجم همجرين خعاي هكع غفصي را دارد.‬
                                           ‫•اين الگٍريجم لابو پيادى صازي هيشت(چرا هي هشي از ايودى خبر هدارد!).‬



‫‪Reference string‬‬
‫7‬        ‫0‬       ‫1‬       ‫2‬       ‫0‬   ‫3‬       ‫0‬    ‫4‬       ‫2‬   ‫3‬   ‫0‬       ‫3‬   ‫2‬   ‫1‬       ‫2‬   ‫0‬   ‫1‬   ‫7‬       ‫0‬   ‫1‬
     ‫7‬       ‫7‬       ‫7‬       ‫2‬           ‫2‬            ‫2‬               ‫2‬               ‫2‬                   ‫7‬
             ‫0‬       ‫0‬       ‫0‬           ‫0‬            ‫4‬               ‫0‬               ‫0‬                   ‫0‬
                     ‫1‬       ‫1‬           ‫3‬            ‫3‬               ‫3‬               ‫1‬                   ‫1‬
    ‫‪Page frames‬‬
                                            ‫الگٍريجم ًاي زايگزيوي غفصي‬

‫•الگٍريجم ‪: )last recently used(LRU‬غفصات را زايگزين ميهود هي در گذظجة هزديم مٍرد‬
                                                                             ‫دصجيابي لرار هگرفجي اهد.‬
                                                                 ‫•يم ثخمين از الگٍريجم‪OPT‬اصت.‬
                                   ‫•اين الگٍريجم از اظالؾات گذظجي براي پيض بيوي ايودى اصجفادى ميهود.‬


     ‫‪Reference string‬‬
    ‫7‬   ‫0‬    ‫1‬     ‫2‬        ‫0‬   ‫3‬       ‫0‬    ‫4‬       ‫2‬       ‫3‬       ‫0‬       ‫3‬   ‫2‬   ‫1‬       ‫2‬   ‫0‬       ‫1‬   ‫7‬       ‫0‬   ‫1‬
       ‫7‬    ‫7‬   ‫7‬       ‫2‬           ‫2‬            ‫4‬       ‫4‬       ‫4‬       ‫0‬               ‫1‬           ‫1‬           ‫1‬
            ‫0‬   ‫0‬       ‫0‬           ‫0‬            ‫0‬       ‫0‬       ‫3‬       ‫3‬               ‫3‬           ‫0‬           ‫0‬
                ‫1‬       ‫1‬           ‫3‬            ‫3‬       ‫2‬       ‫2‬       ‫2‬               ‫2‬           ‫2‬           ‫7‬
     ‫‪Page frames‬‬
                                  ‫الگٍريجم ًاي زايگزيوي غفصي‬

                                                                                        ‫•روظٌاي پيادى صازي ‪LRU‬‬
                                                                                                        ‫–ظمارهدى ًا:‬
                   ‫•براي ًر مدخو زدول غفصي يم همي هي هطان دًودة زمان اصجفادى اصت در هؼر گرفجي مي ظٍد.‬
                                                  ‫•با ه بار دصجرصي بي يم غفصي اين هلمي با يم زمؽ مي ظٍد.‬
                                                   ‫•ًوگام زايگزيوي غفصة با همجرين ظمارهدى اهجخاب مي ظٍد.‬
                                                                                                              ‫–پطجي:‬
                                                             ‫•يم پطجي از غفصاثي هي مٍرد دصجيابي لرار گرفجي اهد.‬
‫•زماهيني يم غفصي مٍرد دصجرصي لرار گرفت ظمارة ان را از درون پطجي بازيابي مي هويم و در روي پطجي لرار مي دًيم.‬
                                                ‫•ًوگام بازيابي غفصي اي هي در ثي پطجي لرار دارد بازيابي مي ظٍد.‬
                                                                                                              ‫•‬
                     ‫الگٍريجم ًاي زايگزيوي غفصي‬

                                           ‫مدال:پيادى صازي ‪LRU‬با اصجفادى از پطجي.‬

‫‪Reference string‬‬
‫4‬   ‫7‬   ‫0‬    ‫7‬   ‫1‬     ‫0‬   ‫1‬   ‫2‬   ‫1‬   ‫2‬   ‫7‬       ‫1‬   ‫2‬


                                       ‫2‬       ‫7‬
                                       ‫1‬       ‫2‬
                                       ‫0‬       ‫1‬
                                       ‫7‬       ‫0‬
                                       ‫4‬       ‫4‬
                                    ‫صخت افزار مديريت شافؼي‬

                                                                     ‫•وػايف پايي اي واشد مديريت شافؼي‬
                                                                                 ‫–اخجػاص پٍياي فضا.‬
                                                ‫–ايراد لابليت بي اظجراك گذاري شافؼي براي هاربران مخجلف.‬
                                                        ‫–شفاػت از شافؼي در برابر دصجرصي ًاي غر مراز.‬
                                                                ‫ً‬
      ‫•لعؿي بودي:يم لعؿي مرمٍؾي اي موعكا بي ًم مرثبط از دصجٍرات ويا دادى ًا هي داراي يم هام ًشجود.‬
‫•ديد هلي هاربر از يم برهامي :هاربر ثرزيس مي دًد شافؼي را براي ديدن هلمي ًاي پطت صر ًم بػٍرت لعؿات‬
                                                                                   ‫مربٍط بي ًم ببيود.‬
                               ‫‪Stack‬‬
            ‫‪Subroutine‬‬
                                   ‫‪Symbol‬‬
                                    ‫‪Table‬‬

           ‫‪SQRT‬‬
                           ‫‪Main‬‬
                         ‫‪Program‬‬



    ‫دید كاربر از یك برنامه‬
       ‫لعؿي بودي لعؿي بودي‬

‫•يم ظرح مديريت شافؼي اصت هي از ديد هاربر از شافؼي شمايت ميهود.‬

                    ‫•فضاي ادرس موعكي مرمٍؾياي از لعؿي ًاصت.‬

                           ‫•ًر لعؿي داراي يم هام و يم ظٍل اصت.‬

        ‫•يم ادرس ًم هام لعؿي و ًم افشت درون اهرا مطخع ميهود.‬

  ‫•براي صادگي بي زاي هام گذاري لعؿي ًا اهٌا را ظمارى گذاري مي هوود.‬
                      ‫لعؿي بودي لعؿي بودي‬

                                                     ‫صختفزار لعؿي‬


                   Segment Table

              s

                      limit   base

CPU   (s,d)

                                            Memory
                       y
               <                     +
                  n
              error
                                          ‫لعؿي بودي‬

                                                             ‫مدال:چودين مدال از لعؿي بودي‬

                                                      1400
     Subroutine     Stack                 Segment 0
                  Segment 3
     Segment 0                                        2400

                         Symbol
                          Table                       3200

  SQRT               Segment 4            Segment 3

Segment 1       Main
               Program                                4300
                                          Segment 2
             Segment 2                                4700

                                          Segment 4
    Logical Address Space
                                                      5700
                                                      6300
                                          Segment 1
                          Segment Table               6700
                            limit base
                         0 1000 1400
                         1 400 6300
                         2 400 4300
                         3 1100 3200
                         4 1000 4700
                    ‫اظجراك لعؿيًا‬

                                                   ‫بي اظجراك گذاظجن لعؿي ًا‬
  Editor
                        limit   base                43062
                    0 25286 43062
Segment 0           1 4425 68348          Editor
           Data 1      Segment Table
                          (User 1)                  68348
      Segment 1                           Data 1
                                                    72773

  Logical Memory
     (User 1)

                                                    90003
                                          Data 2
                                                    98556

                       limit base
  Editor
                    0 25286 43062
                    1 8550 90003       Physical Memory
Segment 0
                      Segment Table
           Data 2        (User 2)

      Segment 1

Logical Memory
                              ‫غفصي بودي لعؿيًا‬

          .‫•لعؿي ًا هي فكط از ديد برهامي ثٍيس وزٍد دارهدهيز ميثٍاهود مطمٍل لعؿيبودي ظٍهد‬

            Logical address

Segment            Page           Word




   Segment table                 Page table




                      +




                                              Block    Word
                                              Physical address
                                        ‫پيادى صازي زداول غفصي و لعؿي‬

                                                                                           ‫• پيادى صازي زداول غفصي‬
                                                                    ‫– اصجفادى از خبات ًا اگر زدل غفصي هٍچم باظود.‬
                                                                                     ‫– پيادى صازي در شافؼة اغلي‬
                                            ‫• خبات پاية زدولػفصي )‪(PTBR‬بي زدول غفصي )‪(PT‬اظارى ميهود.‬
‫• دو دصجرصي بي شافؼي براي بازيابي يم هلمي از شافؼي هياز اصت(يني دصجرصي بي زدول غفصي و ديگري دصجرصي بي خٍد هلمي).‬
                                                                               ‫– پيادى صازي در شافؼة هٌان)‪(TLB‬‬
                                            ‫• براي صرؾت بخطيدن دصجرصي بي شافؼي از شافؼة اهرموي اصجفادى ميظٍد.‬


                                                                                            ‫• پيادى صازي زداول لعؿي‬
                                                                                ‫– مطابي شالت زداول غفصي ميباظد.‬
                     ‫غفصي بودي و لعؿيبودي‬

                                                                               :‫مدال‬
                                                         ‫• ادرس ًاي فيزيني و موعكي‬
           Logical address format: 16 segments of 256 pages
           each, each page has 256words
             4                  8                 8
           Segment           Page                Word

 20
2 x 32
Physical   Physical address format: 4096 blocks of 256 words
memory     each, each word has 32bits
                      12                          8
                     Block                       Word
                  ‫غفصي بودي و لعؿيبودي‬

                                    ‫مدال:هشبت دادن ادرس ًاي موعكي بي فيزيني‬


 Hexa
address     Page number
 60000         Page 0             Segment    Page   Block
 60100         Page 1                 6       00     012
                                      6       01     000
 60200         Page 2                 6       02     019
                                      6       03     053
 60300         Page 3                 6       04     A61
 60400         Page 4
 604FF
 (a) Logical address assignment   (b) Segment-page versus
                                      memory block assignment
                          ‫غفصي بودي و لعؿيبودي‬

                                                     ‫مدال:هشبت دادن ادرسًاي موعكي بي فيزيني‬
Segment and page table mapping                Logical address (in hexadecimal)
                                          6             02            7E


                              Segment table          Page table            Physical memory
                          0                     00                 00000
                                                                                 Block 0
                                                                   000FF
                          6       35            35      012
                                                36      000
                                                37      019        01200
                                                                                 Block 12
                                                38      053        012FF
                          F       A3            39      A61

                                                                   01900     32-bit word
                                                                   0197E
                                                A3      012        019FF
‫اهجكال خبات‬
    ‫و‬
‫ريزؾمو ًا‬
‫اهجكال خبات و ريزؾمو ًا‬

                       ‫زبان اهجكال خبات‬
                            ‫اهجكال خبات‬
                ‫اهجكال شافؼي و گذرگاى‬
                   ‫ريزؾمو ًاي ششابي‬
                      ‫ريزؾملٌاي موعكي‬
                   ‫ريزؾمو ًاي ظيفت‬
                    ‫واشد ظيفت ششابي‬
                        ‫صيشجم ديريجالي صادى‬
‫مدارات ثرثيبي و ثرکيبي مي ثٍاهد براي صاخجن صيشجم ًاي ديريجالي صادى اصجفادى ظٍد‬



          ‫• صيشجمٌاي ديريجالي صادى مؿمٍال با يکي از مٍارد زير ظواخجي مي ظٍهد:‬
                                         ‫– خباثٌاي ي کي در صيشجم مٍزٍد اصت.‬
                                           ‫– ؾملياثي کي صيشجم اهرام مي دًد.‬


                                        ‫• براي ظواصاي ي يک صيشجم بايد بداهيم:‬
                                       ‫– چي ؾملياثي روي دادى ًا اهرام مي ظٍد.‬
                                       ‫– چي اظالؾاثي بين خباثٌا موجكو مي ظٍد.‬
                    ‫ريزؾمو ًا(1)‬

‫• ؾملياثي کي روي دادى ًا در خباثٌا اهرام مي ظٍد ريز ؾمو هاميدى مي ظٍد.‬

               ‫• ؾمليات داخلي خباثٌا همٍهي ًاي ي از ريزؾمو ًا ًشجود.‬
                                            ‫ظيفت ‪Shift‬‬         ‫–‬
                                          ‫بار کردن ‪Load‬‬        ‫–‬
                                         ‫پاک کردن ‪Clear‬‬        ‫–‬
                                    ‫اضافي کردن ‪Increment‬‬       ‫–‬
                                                       ‫...‬     ‫–‬
                                  ‫ريزؾمو ًا(2)‬
‫يک ؾمليات پايي کي روي داد ًاي ذخيرى ظدى در يک يا چود خبات در ظي يک‬
                                     ‫پالس اهرام مي ظٍد ريزؾمو هام دارد.‬




                       ‫‪Registers‬‬                    ‫‪ALU‬‬              ‫یک سیکل ساعت‬
                          ‫)‪(R‬‬                        ‫)‪(f‬‬




‫)‪R  f(R, R‬‬
                  ‫‪ f‬مي تواند ‪،subtract ،add ،increment ،clear ،load ،shift‬‬
                                       ‫‪ xor ،and ، complement‬یا ... باشد.‬
‫صازمان کامپيٍثر‬
         ‫•ثؿريف صازمان(‪ )organization‬داخلي کامپيٍثر‬



                                        ‫-مرمٍؾي خباثٌا‬

                                    ‫-مرمٍؾي ريزؾمو ًا‬

‫-صيگوال ًاي کوجرلي کي ثرثيب ريزؾمو ًا را مطخع مي کوود.‬
                      ‫صعس اهجكال خبات‬

‫• بررصي کاميٍثر از اين موؼر صعس اهجكال خبات( ‪register transfer‬‬
                                   ‫‪ )level‬هاميدى مي ظٍد.‬
                          ‫• در اين صعس ثمرکز بر مٍارد زير اصت‬

                                                   ‫– خباثٌاي صيشجم‬
                                        ‫– ثبديو دادى ًا درون خباثٌا‬
                                         ‫– اهجالل دادى ًا بين خباثٌا‬
                                  ‫زبان اهجكال خبات‬

   ‫• بي زاي مطخع کردن يک صيشجم با کلمات، ان را با يک هٍثيطن خاص کي زبان اهجكال‬
                                                  ‫خبات هاميدى مي ظٍد هطان ميدًود.‬

‫• زبان اهجكال خبات مي ثٍاهد براي هطان دادن ًر ثرثيب از ريزؾمو ًا مٍرد اصجفادى لرار گيرد.‬
                                                                      ‫• زبان اهجكال خبات:‬
                                                               ‫– يک زبان صمبٍليک اصت.‬
                          ‫– يک ابزار اصان براي ظرح صازمان داخلي کامپيٍثرًاي ديريجال اصت.‬
                                      ‫– فرايود ظراشي صيشجم ًاي ديريجال را ثشٌيو مي کود.‬
                                 ‫هامگذاري خباثٌا‬

‫• خباثٌا مؿمٍال با شروف بزرگ هامگذاري مي ظٍهد. گاًي اولات پس از اصم اهٌا اؾداد لرار مي‬
                                                          ‫گيرد.)‪(A, R13, IR‬‬
                          ‫• اغلب هامٌا هطان دًودى کاري اصت کي خبات اهرام مي ظٍد مدال:‬
   ‫‪– MAR‬‬          ‫‪- memory address register‬‬
   ‫‪– PC‬‬           ‫‪- program counter‬‬
   ‫‪– IR‬‬           ‫‪- instruction register‬‬

              ‫• خباثٌا و مصجٍاي اهٌا بي ظٍر همادين مي ثٍاهد بي غٍرت ًاي زير اهرام ظٍد‬
                                   ‫‪MAR‬‬

                                                     ‫– بي غٍرت يک مٍزٍديت واشد:‬
                         ‫بلٍک دياگرام‬
                                                 ‫•روش ًاي مؿمٍل رصم بلٍک دياگرام خباثٌا‬


Register                                Showing individual bits
                R1                           7     6    5    4     3   2    1    0

 15                            0        15                   8 7                  0
                    R2                            PC(H)                 PC(L)
Numbering of bits                       Subfields
                    ‫اهجكال خبات‬

          ‫• کپ ي ظدن اظالؾات يک خبات بي خبات ديگر اهجكال خبات هام دارد.‬

                       ‫• يک اهجكال خبات بي ظکو زير هطان دادى مي ظٍد:‬
‫1‪R2  R‬‬

          ‫– در اين شالت مصجٍاي خبات 1‪ R‬بي 2‪ R‬موجكو مي ظٍد.‬
                            ‫– اهجكال در يک پالس اهرام مي ظٍد.‬
                                ‫– مصجٍاي 1‪ R‬ثغييير همي کود.‬
          ‫اهجكال خبات‬

                                    ‫• يک اهجكال خبات مدو زير:‬

‫5‪R3  R‬‬

                        ‫مٍارد زير را در صيشجم ايراب مي کود:‬

                       ‫– خعٍط اهجكال از 3‪ R‬بي 5‪R‬‬
                             ‫– بار ظدن مٍازي در 3‪R‬‬
                  ‫– خعٍط کوجرل الزم براي اهرام ؾمليات‬
                              ‫ثٍابؽ هوجرلي‬
       ‫اغلب اولات ؾمليات ًا فكط زماهي کي يک ظرط خاص برلرار باظد بايد ازرا ظٍهد.‬       ‫•‬
                                    ‫اين مشالي ظبيي ‪ if‬در زبان ًاي برهامي هٍيشي اصت.‬   ‫•‬
‫در صيشجم ًاي ريريجال ظرط با يک صيگوال کوجرلي (‪ )control signal‬يا ثابؽ‬                 ‫•‬
                                   ‫کوجرلي (‪ )control function‬اهرام مي ظٍد‬
                                          ‫ثابؽ کوجرلي بي ظکو زير هطان دادى مي ظٍد:‬    ‫•‬

 ‫1‪P: R2  R‬‬

             ‫بدين مؿوي کي اگر ‪ P‬برابر 1 بٍد اهجكال از 1‪ R‬بي 2‪ R‬اهرام ظٍد. يا:‬
 ‫)1‪if (P = 1) then (R2  R‬‬
                    ‫پيادى صازي صخت افزاري اهجكاالت کوجرلي‬

‫1‪P: R2  R‬‬



                                   ‫‪Control‬‬         ‫‪P‬‬       ‫‪Load‬‬
     ‫بلٍک دياگرام‬                  ‫‪Circuit‬‬
                                                                           ‫2‪R‬‬       ‫‪Clock‬‬
                                                                                ‫‪n‬‬
                                                                           ‫1‪R‬‬


                                                       ‫‪t‬‬          ‫1+‪t‬‬
                           ‫‪Clock‬‬
‫دياگرام زمان بودي‬
                           ‫‪Load‬‬
                                 ‫‪Transfer occurs here‬‬


                           ‫فرض مي ظٍد اصت کي خبات ًا ششاس بي لبي مدبت ًشجود•‬
                         ‫ؾمليات ًمزمان‬

‫• اگر ثؿداد دو يا بيطجر ؾمليات ًمزمان اهرام ظٍد اهٌا را با کاما (،) از ًم‬
                                                          ‫زدا مي کويم.‬


 ‫‪P: R3  R5, MAR  IR‬‬

    ‫• در ايورا اگر 1=‪ P‬باظد، بي ظٍر ًمزمان 5‪ R‬بي 3‪ R‬و ‪ IR‬بي‬
                                    ‫‪ MAR‬موجكو مي ظٍد.‬
                    ‫ؾالئم اوليي‬



‫مثال‬                      ‫ظرح‬                                    ‫صمبو‬
         ‫2‪MAR, R‬‬                 ‫هطان دًودى يک خبات‬             ‫شروف بزرگ‬
       ‫)‪R2(0-7), R2(L‬‬           ‫هطان دًودى لشمجي از يک خبات‬               ‫پراهجز ()‬
          ‫1‪R2  R‬‬               ‫هطان دًودى اهجكال اظالؾات‬              ‫پيکان ‪‬‬
                 ‫:‪P‬‬              ‫هطان دًودى پايان ثابؽ کوجرلي‬           ‫دو هكعي :‬
       ‫‪A  B, B  A‬‬                     ‫زدا کوودى دو ريز ؾمو‬                ‫کاما ،‬
                    ‫ارثباط بين خبات ًا‬

   ‫• در يک صيشجم ديريجال با خباثٌاي فراوان، اثػال مشجكيم ًر خبات با‬
                                      ‫خالت ديگر امکان پذير هيشت.‬
  ‫• براي اثػال ‪ n‬خبات بي يکديگر بي )1-‪n(n‬خط ارثباظي هياز اصت.‬
                                                   ‫• ًزيوي: )2‪O(n‬‬
                      ‫– براي صيشجم ًاي با ثؿداد خبات زياد ؾملي هيشت‬


   ‫• بي زاي اين کار از يک مرمٍؾي مدار مجمرکز بي هام گذرگاى ‪ bus‬براي‬
                                    ‫اهجكال اظالؾات اصجفادى مي ظٍد.‬
‫• ًمچوين مدارًاي کوجرلي براي ايوکي ثؿيين کويم کدام خبات، خبات موبؽ و‬
                                              ‫کدام خبات مكػد اصت.‬
                                                        ‫گذرگاى‬
.‫گذرگاى يک مشير(مجطکو يک از گروى از صيم ًا) کي اظالؾات روي ان موجكو مي ظٍد. اهجكال مي ثٍاهد از موابؽ مخجلف بي مكاغد مخجلف باظد‬

                                                                                          BUS  R :‫از يک خبات بي گذرگاى‬

                                       Register A       Register B           Register C       Register D



                                        Bus lines



                                   Register A       Register B         Register C         Register D
                                   1 2 3 4          1 2 3 4            1 2 3 4            1 2 3 4


                                        B1 C1 D 1        B2 C2 D 2           B3 C3 D 3        B4 C4 D 4

                                   0                0                  0                  0
                                        4 x1             4 x1                4 x1             4 x1
                                        MUX              MUX                 MUX              MUX

                          x
                         select
                          y


                                                                4-line bus
                                     ‫اهجكال از گذرگاى بي يک خبات‬
                          ‫خطوط گذرگاه‬

                                                                                   Load
                           Reg. R0           Reg. R1     Reg. R2      Reg. R3



                                                  D 0 D1 D2 D 3
                                         z                            E (enable)
                                  Select               2x4
                                         w
                                                      Decoder

‫بافر صي شالجي‬
                Normal input A                                     Output Y=A if C=1
                                                                   High-impedence if C=0
                Control input C


‫گذرگاى با بافر صي شالجي‬
                                                                   Bus line for bit 0
                                                   A0
                                                   B0
                                                   C0
                                                   D0

                                             S0          0
                                Select                   1
                                             S1          2
                                Enable                   3
          ‫هطان دادن اهجكال گذرگاى در ‪RTL‬‬

 ‫• اهجكال خبات از ظريق گذرگاى مي ثٍاهد بي يکي از دو ظکو زير هطان دادى ظٍد.‬

      ‫1‪R2  R‬‬

                                                                        ‫يا‬
      ‫‪BUS  R1, R2  BUS‬‬




‫• در اولي گذرگاى بي ضموي وزٍد دارد درشاليکي در دومي بي ظٍر غريس بيان ظدى‬
                                                                ‫اصت.‬
                                     ‫شافؼي )‪(RAM‬‬
      ‫شافؼي )‪ (RAM‬مداري اصت ثرکيبي کي ظامو ثؿدادي خبات اصت.‬                    ‫•‬
                           ‫ًر خبات يک کلمي (‪ )word‬را ثطکيو مي دًد.‬             ‫•‬
                                      ‫ًر خبات با يک ادرس مطخع مي ظٍد.‬          ‫•‬
                              ‫براي ‪ r‬خبات ادرس دًي از 0 ثا 1-‪ r‬مي باظد.‬        ‫•‬
                               ‫ًر خبات (کلمي) مي ثٍاهد ‪ n‬بيت را ذخيرا کود.‬
                ‫‪data input lines‬‬                                               ‫•‬
   ‫يک ‪ RAM‬با ‪ r = 2k‬کلمي را در هؼر بگيريد‪ .n‬اين ‪ RAM‬بي مٍارد‬                   ‫•‬
‫‪address lines‬‬
              ‫‪k‬‬
                                                              ‫زير هياز دارد:‬
                      ‫‪RAM‬‬
                                                      ‫– ‪ n‬خط دادى ورودي‬
 ‫‪Read‬‬
                      ‫‪unit‬‬
 ‫‪Write‬‬
                          ‫‪n‬‬                          ‫– ‪ n‬خط دادى خروزي‬
                                                           ‫– ‪ k‬خط ادرس‬
                 ‫‪data output lines‬‬


                                                   ‫– يک خط کوجرل خٍاهدن‬
                                  ‫اهجكال شافؼي‬
   ‫• در صعس اهجكال خبات يک شافؼي بي غٍرت يک هماد ‪ M‬هطان دادى مي‬
                                                         ‫ظٍد.‬
  ‫• چٍن يک شافؼي ظامو چودين ادرس مخجلف اصت، بايد زاي مٍرد هؼر‬
                                         ‫در شافؼي مطخع ظٍد.‬
      ‫• در صيشجم ًاي کامپيٍثريبراي دصجيابي بي شافؼي، ادرس دلخٍاى در يک خبات‬
                                                  ‫مطخع لرار دادى مي ظٍد.‬
  ‫• اين خبات ‪ MAR( Memory Address Register‬يا ‪)AR‬‬
                                                   ‫هاميدى مي ظٍد. ‪Memory‬‬‫‪Read‬‬
                            ‫‪AR‬‬
                                                     ‫‪unit‬‬               ‫‪Write‬‬
‫• ولجي شافؼي دصجيابي مي ظٍد، مصجٍاي ‪ MAR‬بي ؾوٍان ادرس روي خعٍط ادرس‬
                                                 ‫د ‪ out Data‬مي‬
                                           ‫شافؼي مٍر‪ in‬اصجفادى لرار‪Data‬گيرد.‬
                                                     ‫‪M‬‬
                    ‫خٍاهدن از شافؼي‬


‫• براي خٍاهدن از يک کلمي شافؼي زبان اهجكال خبات بي ظکلي ظبيي زير‬
                                                ‫هٍظجي مي ظٍد:‬
            ‫]‪R1  M[MAR‬‬




                    ‫• براي اهرام مدال فٍق اؾمال زير اهرام مي پذيرد:‬
               ‫– مصجٍاي ‪ MAR‬روي خعٍط ادرس فرصجادى مي ظٍد.‬
       ‫– صيگوال )1 =( ‪ Read‬بي واشد شافؼي فرصجادى مي ظٍد.‬
           ‫– مصجٍاي ادرس مطخع ظدى روي خعٍط دادى لرار مي گيرد.‬
                    ‫– اين مكدار از گذرگاى بي خبات 1‪ R‬موجكو مي ظٍد.‬
                    ‫هٍظجن در شافؼي‬


‫• براي خٍاهدن از يک کلمي شافؼي زبان اهجكال خبات بي ظکلي ظبيي زير‬
                                                ‫هٍظجي مي ظٍد:‬
            ‫1‪M[MAR]  R‬‬




                   ‫• براي اهرام مدال فٍق اؾمال زير اهرام مي پذيرد:‬
               ‫– مصجٍاي ‪ MAR‬روي خعٍط ادرس فرصجادى مي ظٍد.‬
        ‫– صيگوال )1 =( ‪ write‬بي واشد شافؼي فرصجادى مي ظٍد.‬
                      ‫– اين مكدار خبات 1‪ R‬بي گذرگاى موجكو مي ظٍد.‬
                ‫– مكدار بي مصو مطخع ظدى در شافؼي موجكو مي ظٍد.‬
                   ‫مروري بر ريز ؾمو ًاي اهجكال خبات‬

‫‪A B‬‬
‫)‪AR  DR(AD‬‬                                                  ‫اهجكال از خبات ‪ A‬بي خبات ‪B‬‬
                                         ‫اهجكال لشمت ‪ AD‬از خبات ‪ DR‬بي خبات ‪AR‬‬
‫‪A  constant‬‬
                                                           ‫اهجكال مكدار خابت بايوري بي ‪A‬‬
‫‪ABUS‬‬   ‫‪ R1, R2  ABUS‬‬                  ‫اهجكال ًمزمان از 1‪ R‬بي گذرگاى و از گذرگاى بي 2‪R‬‬
‫‪AR‬‬                                                                           ‫خبات ادرس‬
‫‪DR‬‬                                                                            ‫خبات دادى‬
‫]‪M[R‬‬                                                 ‫کلمي شالؼي مطخع ظدى با خبات ‪R‬‬
‫‪M‬‬                                         ‫گاًي اولات بي زاي ]‪ M[AR‬بي کار مي رود.‬
                                        ‫اهجكال از کلمي مطخع ظدى با ‪ AR‬بي خبات ‪DR‬‬
‫‪DR  M‬‬
                                        ‫اهجكال از خبات ‪ DR‬بي کلمي مطخع ظدى با ‪AR‬‬
‫‪M  DR‬‬
                       ‫اهٍاع ريزؾمو ًا‬


‫• ريزؾمو ًا در صيشجم کامپيٍثري بي چٌار دصجي مخجلف ثكشيم مي ظٍهد:‬

                                                            ‫ريزؾمو ًاي اهجكال خبات‬
                                                                   ‫ريزؾمو ًاي ششابي‬
                                                                   ‫ريزؾمو ًاي موعكي‬
                                                                   ‫ريزؾمو ًاي ظيفت‬
                                ‫ريزؾمو ًاي ششابي‬
                                                  ‫• ريزؾمو ًاي ششابي پايي ؾبارت اهد:‬
                                                                                ‫– زمؽ‬
                                                                               ‫– ثفريق‬
                                                                       ‫– افزايض يک واشد‬
                                                                       ‫– کاًض يک واشد‬

                                                    ‫ريزؾمو ًاي مؿمٍل ششابي‬
‫‪R3 ‬‬   ‫2‪R1 + R‬‬                         ‫زمؽ‬
‫‪R3 ‬‬   ‫2‪R1 - R‬‬       ‫ثفريق‬
‫‪R2 ‬‬   ‫’2‪R‬‬           ‫مکمو يک 2‪R‬‬
‫‪R2 ‬‬   ‫1 +’2‪R‬‬        ‫مکمو دو2‪R‬‬
‫‪R3 ‬‬   ‫1 +’2‪R1 + R‬‬                     ‫ثفريق‬
‫‪R1 ‬‬   ‫1 + 1‪R‬‬         ‫افزايض يک واشد‬
‫‪R1 ‬‬   ‫1 - 1‪R‬‬                             ‫کاًض يک واشد‬
                             ‫افزايطگر، زمؽ کوودى و ثفريق کوودى دودوي ي‬
                                  B3            A3        B2         A2        B1        A1        B0        A0
    Binary Adder
                                                     C3                   C2                  C1                      C0
     ‫زمؽ کوودى دودوي ي‬                 FA                      FA                   FA                  FA


                           C4              S3                   S2                  S1                  S0

Binary Adder-Subtractor
   ‫ جمع کوودى-ثفريق کوودى دودوي ي‬B3    A3             B2    A2             B1       A1         B0       A0

                                                                                                                       M




                                  FA            C3        FA         C2        FA        C1        FA        C0



                      C4              S3                   S2                   S1                  S0

     Binary Incrementer               A3                   A2                   A1                      A0        1
          ‫افزايطگر دودوي ي‬
                                      x         y           x        y              x     y              x        y
                                       HA                      HA                    HA                  HA
                                      C     S               C        S              C    S               C    S



                                      C4    S3                       S2                  S1                   S0
                              ‫مدار ؾمليات ششابي‬
          Cin
          S1
          S0
          A0                                        X0          C0
                                         S1                                 D0
                                         S0               FA
          B0                             0 4x1      Y0          C1
                                         1 MUX
                                         2
                                         3
          A1                                        X1          C1
                                         S1               FA                D1
                                         S0
          B1                             0 4x1      Y1          C2
                                         1 MUX
                                         2
                                         3
          A2                                        X2          C2
                                         S1               FA                D2
                                         S0
          B2                             0 4x1      Y2          C3
                                         1 MUX
                                         2
                                         3
          A3                                        X3          C3
                                         S1               FA                D3
                                         S0
          B3                             0 4x1      Y3          C4
                                         1 MUX
                                         2
                                         3                                  Cout
                0              1



S1   S0   Cin       Y    Output                          ‫ريزؾمو ًا‬
0     0   0         B    D=A+B                                ‫زمؽ‬     Add
0     0   1         B    D=A+B+1                  ‫زمؽ با بيت اهجكال‬   Add with carry
0    1    0         B’   D = A + B’               ‫ثفريق با بيت لرضي‬   Subtract with borrow
0     1   1         B’   D = A + B’+ 1                       ‫ثفريق‬    Subtract
1     0   0         0    D=A                              A ‫اهجكال‬    Transfer A
1     0   1         0    D=A+1                           A ‫افزايض‬     Increment A
1     1   0         1    D=A-1                            A ‫کاًض‬      Decrement A
1     1   1         1    D=A                              A ‫اهجكال‬    Transfer A
                              ‫ريز ؾمو ًاي موعكي‬
‫• ريز ؾمو ًاي موعكي ريزؾمو ًاي ي ًشجود کي ؾمليات دودوي ي را روي رظجي اي از بيت‬
                                                      ‫ًاي خبات اهرام مي دًود.‬
‫– ؾمليات موعكي روي يک بيت دادى کار مي کوود بي ًمين دليو بي اهٌا ‪ bit-wise‬مي گٍيود.‬
‫مدال در يک خبات ًطت بيجي ولجي ؾمو ‪ not‬اهرام مي ظٍد روي ًر بيت بي ظٍر مشجكو اهرام‬
                                                                         ‫مي ظٍد.‬
 ‫– از ؾمليات موعكي مي 51‪ F‬براي دصجکار … 2‪)bit manipulations (F‬دادى بي کار‬
                       ‫ثٍاهد 41‪ F13 F‬ي بيجي 1‪A B F0 F‬‬
                       ‫1 1 1 … 0 0 0 0 0‬                                     ‫رود.‬
                     ‫1 1 1 … 0 0 0 1 0‬
    ‫بي ظٍر کلي 61 ؾمليات مجفاوت موعكي …ثٍاهد ر0ي دو مجغير دودوي ي اهرام ظٍد.‬
                     ‫1 1 0 مي 1 و 0 0 1‬                                              ‫•‬
                     ‫1 0 1 … 0 1 0 1 1‬
                   ‫ليشت ريزؾمو ًاي موعكي‬
                                                                 ‫• ليشت ريزؾمو ًاي موعكي‬
                                                                ‫-61 ؾمو موعكي مخجلف روي 2 مجغير‬
                                                                       n
                                                                  22
                                                       .‫ؾمو موعكي ثؿريف کرد‬   ‫ مجغير مي ثٍان‬n ‫با‬

                                                         ‫• زدول ارزش براي دو مجغير دودوي ي‬
x 0011   Boolean           Micro-
                                             Name
y 0101   Function          Operations
  0000     F0 = 0          F0                Clear
  0001     F1 = xy         FAB              AND
  0010     F2 = xy'        F  A  B’
  0011     F3 = x          FA              Transfer A
  0100     F4 = x'y        F  A’ B
  0101     F5 = y          FB              Transfer B
  0110     F6 = x  y      FAB          Exclusive-OR
  0111     F7 = x + y      FAB              OR
  1000     F8 = (x + y)'   F  A  B)’       NOR
  1001     F9 = (x  y)'    F  (A  B)’ Exclusive-NOR
  1010     F10 = y'        F  B’        Complement B
  1011     F11 = x + y'    FAB
  1100     F12 = x'         F  A’       Complement A
  1101     F13 = x' + y     F  A’ B
  1110     F14 = (xy)'      F  (A  B)’    NAND
  1111     F15 = 1          F  all 1's    Set to all 1's
          ‫پيادى صازي صخت افزاري ؾمليات موعكي‬
          Ai
                                0
          Bi

                                1
                                    4X1    Fi
                                    MUX
                                2

                                3 Select

          S1
          S0




               ‫جدول توابع‬
S1   S0    Output             -operation
0    0    F=AB               AND
0    1    F=AB               OR
1    0    F=AB               XOR
1    1    F = A’            Complement
                          ‫کاربردًاي ريزؾملٌاي موعكي‬
 ‫• ريزؾمو ًاي موعكي مي ثٍاهود براي دصجکاري بيجي مٍرد اصجفادى لرار گيرهد. يؿوي براي‬
                                     ‫ثغيير بيت ًاي يک لشمت دلخٍاى از يک خبات.‬

‫• فرض کويد دادى ًا در خبات ‪ً A‬شجود. خبات ‪ B‬مي ثٍاهد براي ثغيير مصجٍيات ‪ A‬بي کار‬
                                                       ‫یک کردن انتخابي‬    ‫رود.‬
                                                       ‫مکمل کردن انتخابي‬
                                                        ‫پاک کردن انتخابي‬

   ‫‪– Selective-set‬‬             ‫‪  A‬ماسک )حذف)‬
                                        ‫‪A‬‬
                                  ‫پاک کردن‬
     ‫‪+B‬‬                           ‫درج کردن‬
   ‫‪– Selective-complement A  A  B‬‬  ‫مقایسه‬

   ‫‪– Selective-clear‬‬      ‫’‪A  A • B‬‬
   ‫)‪– Mask (Delete‬‬             ‫‪AA•B‬‬
   ‫‪– Clear‬‬                ‫‪AAB‬‬
                           ‫يک کردن اهجخابي‬


‫• در يک کردن اهجخابي ‪ B‬براي ثؿيين بيت ًاي ي از ‪ A‬کي لرار اصت يک ظٍهد‬
                                           ‫مٍرد اصجفادى لرار مي گيرد.‬
               ‫0011‬             ‫‪At‬‬
               ‫0101‬             ‫‪B‬‬
               ‫0111‬             ‫)‪At+1 (A  A + B‬‬

  ‫• بي ازاي بيت ًاي ي کي در ‪ B‬مكدار يک دارهد، بيت ًاي مؿادل اهٌا در ‪A‬‬
                   ‫يک مي ظٍد. بكيي بيت ًاي ‪ A‬بدون ثغيير مي ماهود.‬
                        ‫مکمو کردن اهجخابي‬


‫• در مکمو کردن اهجخابي ‪ B‬براي ثؿيين بيت ًاي ي از ‪ A‬کي لرار اصت يک‬
                                   ‫ظٍهد مٍرد اصجفادى لرار مي گيرد.‬

             ‫0011‬            ‫‪At‬‬
             ‫0101‬            ‫‪B‬‬
             ‫0110‬            ‫)‪At+1 (A  A  B‬‬
‫• بي ازاي بيت ًاي ي کي در ‪ B‬مكدار يک دارهد، بيت ًاي مؿادل اهٌا در ‪A‬‬
     ‫مکمو(‪ )NOT‬مي ظٍد. بكيي بيت ًاي ‪ A‬بدون ثغيير مي ماهود.‬
                               ‫پاک کردن اهجخابي‬


 ‫• در مکمو کردن اهجخابي ‪ B‬براي ثؿيين بيت ًاي ي از ‪ A‬کي لرار اصت پاک(غفر) ظٍهد‬
                                                     ‫مٍرد اصجفادى لرار مي گيرد.‬

                 ‫0011‬               ‫‪At‬‬
                 ‫0101‬               ‫‪B‬‬
                 ‫0010‬               ‫1+‪At‬‬       ‫(’‪(A  A  B‬‬

‫• بي ازاي بيت ًاي ي کي در ‪ B‬مكدار يک دارهد، بيت ًاي مؿادل اهٌا در ‪ A‬غفر مي ظٍد.‬
                                          ‫بكيي بيت ًاي ‪ A‬بدون ثغيير مي ماهود.‬
                              ‫ؾمليات ماصک کردن‬


   ‫• در ؾمو ماصک کردن ‪ B‬براي ثؿيين بيت ًاي ي از ‪ A‬کي لرار اصت پاک(غفر) ظٍهد‬
                                                     ‫مٍرد اصجفادى لرار مي گيرد.‬



                  ‫0011‬               ‫‪At‬‬
                  ‫0101‬               ‫‪B‬‬
                  ‫0001‬               ‫1+‪At‬‬      ‫)‪(A  A  B‬‬

‫• بي ازاي بيت ًاي ي کي در ‪ B‬مكدار غفر دارهد، بيت ًاي مؿادل اهٌا در ‪ A‬غفر مي ظٍد.‬
                                          ‫بكيي بيت ًاي ‪ A‬بدون ثغيير مي ماهود.‬
                             ‫ؾمليات پاک کردن‬


‫• در ؾمو پاک کردن اگر بيت ًاي ‪ A‬و ‪ B‬مطابي بٍد، بيت مؿادل در ‪ A‬غفر مي ظٍد،‬
                                       ‫در غير اين غٍرت بدون ثغيير مي ماهد.‬

                ‫0011‬              ‫‪At‬‬
                ‫0101‬              ‫‪B‬‬
                ‫0110‬              ‫1+‪At‬‬      ‫)‪(A  A  B‬‬
                                  ‫ؾمليات درج‬
  ‫• ؾمليات درج براي وارد کردن رظجي بيت مٍرد هؼر بي درون خبات مٍرد اصجفادى لرار مي‬
                                                                           ‫گيرد.‬
                                                           ‫• روش اهرام ؾمو درج:‬
        ‫– ابجدا يک ؾمو ماصک براي پاک کردن بيت ًاي مٍرد هؼر اهرام مي ظٍد.‬
‫– صپس يک ؾمو ‪ OR‬براي لرار دادن بيت ًاي زديد مٍرد اصجفادى لرار مي گيرد.‬
                                                                      ‫– مدال:‬
           ‫• فرض کويد مي خٍاًيم 0101 را بي لشمت کم ارزش خبات ‪ A‬وارد کويم.‬
       ‫•‬         ‫1000 1101 0001 1011‬     ‫)‪A (Original‬‬
                                   ‫0101 1101 0001 1011‬
                 ‫)‪A (Desired‬‬

       ‫1000 1101 0001 1011 •‬                                        ‫‪A‬‬
         ‫)‪(Original‬‬
                     ‫ريز ؾمو ظيفت‬
         ‫• در صيشجم ًاي ديريجال صي هٍع ظيفت مخجلف وزٍد دارد:‬
                                           ‫– ظيفت موعكي‬
                                          ‫– ظيفت چرخطي‬
                                           ‫– ظيفت ششابي‬
                ‫• ثفاوت اين ظيفت ًا در بيت ورودي صريال اصت.‬
                                                  ‫•ؾمليات ظيفت بي راصت:‬
‫‪Serial‬‬
‫‪input‬‬




                                                                   ‫‪Serial‬‬
                       ‫‪• A left shift operation‬‬                    ‫‪input‬‬
                         ‫ظيفت موعكي‬
                            ‫• در ظيفت موعكي بيت ورودي غفر اصت.‬
        ‫0‬                                ‫• ظيفت موعكي بي راصت:‬


                                                                          ‫0‬
                                              ‫• ظيفت موعكي بي چپ:‬




                     ‫• در زبان اهجكال خبات از ؾالئم زير اصجفادى مي ظٍد:‬
‫‪– shl‬‬       ‫ظيفت موعكي بي چپ‬
‫‪– shr‬‬       ‫ظيفت موعكي بي راصت‬
                         ‫ظيفت چرخطي‬
   ‫• در ظيفت چرخطي بيت ورودي صريال، بيت خروزي از صمت ديگر خبات اصت.‬

                                               ‫• ظيفت چرخطي بي راصت:‬




                                                 ‫• ظيفت چرخطي بي چپ:‬




                         ‫• در زبان اهجكال خبات از ؾالئم زير اصجفادى مي ظٍد:‬
‫‪– cil‬‬       ‫ظيفت چرخطي بي چپ‬
                            ‫ظيفت ششابي‬
                    ‫ظيفت ششابي براي اؾداد ؾالمت دار مؿوي دار اصت.‬     ‫•‬
             ‫ظيفت ششابي بي چپ ؾدد درون خبات را در 2 ضرب مي کود.‬       ‫•‬
           ‫ظيفت ششابي بي راصت ؾدد درون خبات را بر 2 ثكشيم مي کود.‬     ‫•‬
‫مٌمجرين ويژگي ظيفت ششابي ان اصت کي بي ًوگام ظيفت (ضرب و ثكشيم)‬        ‫•‬
                                          ‫ؾالمت خبات را شفغ مي کود.‬
              ‫‪sign‬‬
               ‫‪bit‬‬

                                             ‫• ظيفت ششابي بي راصت:‬

                                                                      ‫0‬
              ‫‪sign‬‬
               ‫‪bit‬‬



                                              ‫• ظيفت ششابي بي چپ:‬
                               ‫ظيفت ششابي‬
                  ‫• در ظيفت بي چپ بايد مشالي صرريز(‪ )overflow‬چک ظٍد.‬
                                                                                   ‫0‬
         ‫‪sign‬‬
          ‫‪bit‬‬




                                     ‫‪V‬‬          ‫اگر لبو از ظيفت مكدار دو بيت اخر‬
                                               ‫مجفاوت باظد، صرريز رخ دادى اصت.‬



                        ‫• در زبان اهجكال خبات از ؾالئم زير اصجفادى مي ظٍد:‬
‫‪– ashl‬‬          ‫ظيفت ششابي بي چپ‬
‫‪– ashr‬‬          ‫ظيفت ششابي بي راصت‬
                                                                         ‫– مدال:‬
                                               ‫• 2‪R2  ashr R‬‬
                                               ‫• 3‪R3  ashl R‬‬
                  ‫پيادى صازي صخت افزاري ظيفت ًا‬
                             )‫0ظيفت بي راصت(پايين‬
     Serial         Select      )‫1ظيفت بي چپ(باال‬
     input (IR)


                             S
                                  MUX               H0
                             0
                             1
A0

A1                           S
                                  MUX               H1
                             0
A2                           1

A3
                             S
                                  MUX               H2
                             0
                             1


                             S
                                  MUX               H3
                             0
                             1

     Serial
     input (IL)
                   ‫واشد ؾمليات ظيفت، موعكي، ششابي‬
          S3
          S2              Ci
          S1
          S0
                          ‫واحد‬     Di
                         ‫حسابي‬
                                                  Select
                                                  0 4x1           Fi
                          Ci+1                    1 ‫مالتي پلکسر‬
                                                  2
                                                  3
                                    Ei
                         ‫واحد‬
          Bi
          Ai             ‫منطقي‬
          Ai-1                       shr
          Ai+1                       shl


S3   S2    S1 S0   Cin           ‫عملیات‬           ‫توضیح‬
0     0    0  0    0             F=A             Transfer A
0     0    0  0    1             F=A+1           Increment A
0     0    0  1    0             F=A+B           Addition
0     0    0  1    1             F=A+B+1         Add with carry
0     0    1  0    0             F = A + B’      Subtract with borrow
0     0    1  0    1             F = A + B’+ 1   Subtraction
0     0    1  1    0             F=A-1           Decrement A
0     0    1  1    1             F=A             TransferA
0     1    0  0    X             F=AB           AND
0     1    0  1    X             F=A B          OR
0     1    1  0    X             F=AB           XOR
0     1    1  1    X             F = A’          Complement A
1     0    X  X    X             F = shr A       Shift right A into F
1     1    X   X   X             F = shl A       Shift left A into F
‫صازمان و ظراشي‬
 ‫کامپيٍثر پايي‬
‫صازمان و ظراشي کامپيٍثر پايي‬
                                ‫•کدًاي دصجٍرالؿمو‬

                                 ‫•خبات ًاي کامپيٍثر‬

                                 ‫•دصجٍرات کامپيٍثر‬

                                 ‫•زمان بودي و کوجرل‬

                                 ‫•چرخي دصجٍرالؿمو‬

                        ‫•دصجٍرات مرازؿي بي شافؼي‬

                            ‫•ولفي و ورودي-خروزي‬

                               ‫•ثطريس کامو کامپيٍثر‬

                                ‫•ظراشي کامپيٍثر پايي‬

                                 ‫•ظراشي واشد اهبارى‬
                                  ‫مكدمي‬
‫• ًر پردازهدى ظراشي خاص خٍد(خبات ًا، گذرگاى ًا، ريزؾمو ًا، دصجٍرالؿمو‬
                                               ‫ًاي ماظين و ... ) را دارد.‬
                              ‫• کامپيٍثرًاي مدرن صاخجار پيچيدى اي دارهد.‬
                                             ‫• اهٌا ظامو مٍارد زير ًشجود:‬
                                                            ‫– خبات ًاي فراوان‬
         ‫– چودين واشدًاي مصاصباثي ًم براي اؾداد غصيس ًم براي اؾداد مميزدار‬
       ‫– اصجفادى از چودين واشد خط لٍلي ثا بي اين ثرثيب صرؾت ازرا افزايض يابد.‬
                                                                ‫– و مٍارد ديگر‬


 ‫• در ادامي براي فٌم ايوکي کامپيٍثر چگٍهي کار مي کود از يک مدل صادى ظدى‬
 ‫اصجفادى ظدى اصت. اين مدل را الاي ماهٍ(‪ )Mano‬مؿرفي کردى و هام اهرا‬
‫کامپيٍثر پايي گزاردى اصت. اين مدل ظبيي کامپيٍثرًاي ي اصت کي 03 صال پيض‬
                   ‫کامپيٍثر پايي‬

‫• کامپيٍثر پايي دو زز (‪ )component‬اغلي دارد، پردازهدى و شافؼي.‬
                                     ‫• شافؼي 6904 کلمي دارد.‬
                 ‫– 212 = 6904، يؿوي بي 21 خط ادرس هياز داريم.‬
                                         ‫– ًر کلمي 61 بيت ظٍل دارد.‬
                                   ‫‪CPU‬‬                ‫‪RAM‬‬
                                                            ‫0‬




                                                 ‫51‬     ‫0‬



                                                            ‫5904‬
                                     ‫دصجٍرالؿمو ًا‬
                                                                                    ‫• برهامي‬
                                                          ‫– يک دهبالي از دصجٍرالؿمو ًا‬
                                                                             ‫• دصجٍرالؿمو‬

         ‫– يک گروى از بيت ًا کي بي کامپيٍثر اؾالم مي کوود کي يک ؾمو خاص را اهرام دًود.‬
                                                                 ‫(يک دهبالي از ريزؾمو ًا)‬
‫دصجٍرالؿمو ًاي يک کامپيٍثر بي ًمراى ًمي دادى ًاي الزم در شافؼي ذخيرى ظدى اهد.‬               ‫•‬
                                       ‫‪ CPU‬دصجٍر بؿدي را از شافؼي مي خٍاهد.‬                 ‫•‬
                                ‫اين دصجٍر در يک خبات بي هام ‪ IR‬ذخيرى ظدى اصت.‬               ‫•‬
          ‫دصجٍرالؿمو بي دهبالي اي از ريزؾمو ًا ثبديو مي ظٍد ثا با اهرام ريزؾمو ًا‬           ‫•‬
                                                  ‫دصجٍرالؿمو مٍرد هؼر ازرا ظٍد.‬
                              ‫فرمت دصجٍالؿمو ًا‬
                            ‫• يک دصجٍرالؿمو اغلب از دو بخض ثطکيو ظدى اصت.‬
     ‫– کد ؾمليات( ‪ :)opcode‬ؾملي را کي دصجٍرالؿمو بايد اهرام دًد مطخع مي کود.‬
‫– ادرس( ‪ :)address‬خبات يا زاي ي از شافؼي را کي دصجٍرالؿمو بايد ؾمو کود مطخع مي‬
                                                                         ‫کود.‬


         ‫• ًماهعٍر کي گ فجيم در کامپيٍثر پايي 21 بيت براي ادرس دًي شافؼي داريم.‬
        ‫• در کامپيٍثر پايي بيت 51 دصجٍرالؿمو مٍد ادرس دًي( ‪addressing‬‬
                                               ‫‪ )mode‬را مطخع مي کود.‬
                          ‫– غفر: ادرس دًي مشجكيم (‪)direct addressing‬‬
                     ‫– يک: ادرس دًي غير مشجكيم(‪.)indirect addressing‬‬
                    ‫‪Instruction Format‬‬

 ‫• چٍن کلمي ًاي شافؼي و بوابراين دصجٍرالؿمو ًا 61 بيجي ًشجود، 3 بيت بالي ماهدى‬
               ‫41 51‬  ‫11 21‬               ‫0‬
                ‫‪I Opcode‬‬    ‫‪Address‬‬

               ‫‪Addressing‬‬         ‫براي کد دصجٍرالؿمو مٍرد اصجفادى لرار مي گيرد.‬
                  ‫‪mode‬‬
  ‫مٍد ادرس دًي)‪)Addressing Mode‬‬
‫• هاشيي ادرس يک دصجٍرالؿمو مي ثٍاهد بي يکي از دو ظکو زير ثفشير ظٍد:‬
                ‫– ادرس دًي مشجكيم: ادرس دادى مٍرد هؼر در شافؼي (ؾملٍهد)‬
      ‫– ادرس دًي غير مشجكيم: ادرس ادرس دادى مٍرد هؼر در شافؼي (ؾملٍهد)‬
                  ‫آدرس دهي مستقیم‬                   ‫آدرس دهي غیر مستقیم‬

            ‫22‬   ‫‪0 ADD‬‬          ‫754‬          ‫53‬    ‫‪1 ADD‬‬          ‫003‬


                                            ‫003‬            ‫0531‬

           ‫754‬        ‫‪Operand‬‬
                                            ‫0531‬        ‫‪Operand‬‬




                          ‫+‬                                  ‫+‬
                         ‫‪AC‬‬                                 ‫‪AC‬‬
                                   ‫خبات ًاي پردازهدى‬
‫• يک پردازهدى ثؿداد زيادي خبات براي هگٌداري دصجٍرالؿمو ًا ادرس ًا و دادى ًا و ... دارد.‬
‫• پردازهدى يک خبات بي هام ظمارهدى برهامي ‪ (PC) Program Counter‬دارد کي‬
                                         ‫ادرس دصجٍري را کي بايد ازرا ظٍد، هگي مي دارد.‬
                      ‫– چٍن شافؼي در کامپيٍثر پايي 6904 کلمي دارد پس ‪ 12 PC‬بيجي اصت.‬
  ‫• در ادرس دًي مشجكيم يا غير مشجكيم پردازهدى براي اهکي ادرس ؾملٍهد را هگي دارد از يک‬
       ‫خبات بي هام خبات ادرس ‪ )AR( Address register‬اصجفادى مي کود.‬
                      ‫– چٍن شافؼي در کامپيٍثر پايي 6904 کلمي دارد پس ‪ 12 AR‬بيجي اصت.‬
‫• پس اهکي ؾملٍهد در شافؼي پيدا ظد، در ادرس دًي مشجكيم يا غير مشجكيم، ؾملٍهد بي يک‬
             ‫خبات بي هام خبات دادى ‪ )DR( Data Register‬موجكو مي ظٍد.‬
‫• کامپيٍثر پايي يک خبات ًمي موؼٍرى بي هام اهبارى ‪ )AC( Accumulator‬هيز دارد.‬
                                ‫خبات ًاي پردازهدى‬
     ‫• اًميت خبات ًمي موؼٍرى ان اصت کي مي ثٍان در دصجٍرات بي ان ارزاع داد.‬
‫– مدال مي ثٍان ‪ AC‬را بي يک مکان خاص از شافؼي موجكو کرد يا مکان خاص از شافؼي را‬
                                                            ‫بي ‪ AC‬موجكو کرد.‬
 ‫• در کامپيٍثر پايي از يک خبات براي هگٌداري دادى ًاي مياهي يا مٍلجي اصجفادى ظدى‬
         ‫اصت بي اين خبات، خبات مٍلجي ‪Temporary Register‬‬
                                                           ‫(‪)TR‬ميگٍيود.‬
                        ‫• کامپيٍثر پايي يک مدل بشيار صادى ورودي/خروزي دارد.‬
                    ‫– دصجگاى ًاي ورودي کاراک جرًاي 8 بيجي را بي پردازهدى مي فرصجود.‬
                    ‫– پردازهدى کاراک جرًاي 8 بيجي را بي دصجگاى ًاي خروزي مي فرصجد.‬
‫• خبات ورودي ‪ )INPR( Input Register‬دادى 8 بيجي را کي از دصجگاى‬
                                        ‫ورودي رصيدى اصت هگي ميدارد.‬
                                              ‫خبات ًاي کامپيٍثر پايي‬
‫ثبات ها در کامپیوتر پایه‬

                 ‫11‬                       ‫0‬
                               ‫‪PC‬‬
                                                                 ‫‪Memory‬‬
                 ‫11‬                       ‫0‬
                                                                 ‫61 ‪4096 x‬‬
                               ‫‪AR‬‬
          ‫51‬                              ‫0‬
                      ‫‪IR‬‬                                                                   ‫‪CPU‬‬
          ‫51‬                              ‫0‬           ‫51‬                               ‫0‬
                      ‫‪TR‬‬                                             ‫‪DR‬‬
          ‫7‬           ‫0‬    ‫7‬              ‫0‬           ‫51‬                               ‫0‬
               ‫‪OUTR‬‬            ‫‪INPR‬‬                                  ‫‪AC‬‬


                                    ‫‪List of BC Registers‬‬
          ‫‪DR‬‬          ‫61‬       ‫‪Data Register‬‬          ‫مكدار ؾملٍهد را هگي مي دارد‬
          ‫‪AR‬‬          ‫21‬       ‫‪Address Register‬‬       ‫ادرس ؾملٍهد را هگي مي دارد‬
          ‫‪AC‬‬          ‫61‬       ‫‪Accumulator‬‬            ‫خبات ًمي موؼٍرى‬
          ‫‪IR‬‬          ‫61‬       ‫کد ؾمليات را هگي مي دارد ‪Instruction Register‬‬
          ‫‪PC‬‬          ‫21‬       ‫‪Program Counter‬‬        ‫ادرس دصجٍرالؿمو را هگي مي دارد‬
          ‫‪TR‬‬          ‫61‬       ‫دادى ًاي مٍلجي را هگي مي دارد ‪Temporary Register‬‬
          ‫‪INPR‬‬         ‫8‬        ‫‪Input Register‬‬        ‫کاراک جر ورودي را هگي مي دارد‬
          ‫‪OUTR‬‬         ‫8‬       ‫‪Output Register‬‬        ‫کاراک جر خروزي را هگي مي دارد‬
                             ‫صيشجم گذرگاى ؾمٍمي‬


              ‫• خبات ًا در کامپيٍثر پايي با اصجفادى از گذرگاى بي ًم مجػو ظدى اهد‬
‫• اصجفادى از گذرگاى هشبت بي اثػال مشجكيم خبات ًا بي ًم در صيمبودي غرفي زٍي ي‬
                                                                       ‫مي کود.‬
           ‫صيشجم گذرگاى ؾمٍمي‬     S2
                                  S1        Bus
                                  S0
               Memory unit                   7
                4096 x 16
                               Address
           Write        Read
                    AR                       1

            LD INR CLR
                    PC                       2
            LD INR CLR

                   DR                        3

           LD INR CLR
      E
ALU                AC                        4
          LD INR CLR

            INPR
                   IR                        5
          LD
                   TR                        6
           LD INR CLR
            OUTR
                                    Clock
            LD
      16-bit common bus
                                      ‫صيشجم گذرگاى ؾمٍمي‬
             Read
                                                                       INPR
 Memory      Write
4096 x 16
            Address                               E         ALU



                                                            AC

                                                   L I   C

                                    L I   C                             L

                         L I   C              DR                  IR           L I   C

                               PC                                             TR

              AR                                                                         OUTR      LD

                   L I    C

   7           1               2              3              4    5           6

                                     ‫گذرگاه عمومي 61 بیتي‬

                                                                                                S0 S1 S2
                              ‫صيشجم گذرگاى ؾمٍمي‬
‫• صي خط کوجرل 0‪ s1 ،s‬و 2‪ s‬کوجرل مي کوود کي کدام خبات بي ؾوٍان‬
         ‫‪S S S‬‬
         ‫2‬   ‫1‬   ‫0‬‫‪Register‬‬               ‫خبات ورودي اهجخاب ظٍد.‬
        ‫0‬    ‫0‬   ‫0‬   ‫‪x‬‬
        ‫0‬    ‫0‬   ‫1‬   ‫‪AR‬‬
        ‫0‬    ‫1‬   ‫0‬   ‫‪PC‬‬
        ‫0‬    ‫1‬   ‫1‬   ‫‪DR‬‬
        ‫1‬    ‫0‬   ‫0‬   ‫‪AC‬‬
        ‫1‬    ‫0‬   ‫1‬   ‫‪IR‬‬
        ‫1‬    ‫1‬   ‫0‬   ‫‪TR‬‬
        ‫1‬    ‫1‬   ‫1‬   ‫‪Memory‬‬




                                                      ‫• براي خروزي‬
                       ‫– ‪ read‬شافؼي يا ‪ load‬خبات ًا فؿال مي ظٍد.‬
                         ‫دصجٍالؿمو ًاي کامپيٍثر پايي‬

                                                ‫•فرمت دستوالعمل هاي کامپیوتر پایه‬


‫51‬     ‫41‬   ‫11 21‬                           ‫0‬               ‫دصجٍرالؿمو ًاي مرازؿي بي شافؼي‬
 ‫‪I‬‬      ‫‪Opcode‬‬                ‫‪Address‬‬                   ‫)011 ~ 000 = ‪(OP-code‬‬


‫51‬            ‫11 21‬                         ‫0‬
                    ‫‪Register operation‬‬
                                                             ‫دصجٍرالؿمو ًاي مرازؿي بي خبات‬
 ‫0‬   ‫1‬   ‫1‬   ‫1‬
                                                         ‫)0 = ‪(OP-code = 111, I‬‬


‫51‬               ‫11 21‬                      ‫0‬                   ‫دصجٍرالؿمو ًاي ورودي خروزي‬
 ‫1 1‬     ‫1‬   ‫1‬              ‫‪I/O operation‬‬                   ‫)1 = ‪(OP-code =111, I‬‬
                        ‫دصجٍالؿمو ًاي کامپيٍثر پايي‬
           Hex Code
 ‫سمبل‬   I=0     I=1               ‫توضیح‬
AND      0xxx 8xxx       AND memory word to AC
ADD      1xxx 9xxx       Add memory word to AC
LDA      2xxx Axxx       Load AC from memory
STA      3xxx Bxxx       Store content of AC into memory
BUN      4xxx Cxxx       Branch unconditionally
BSA      5xxx    Dxxx    Branch and save return address
ISZ      6xxx    Exxx    Increment and skip if zero

CLA         7800         Clear AC
CLE         7400         Clear E
CMA         7200         Complement AC
CME         7100         Complement E
CIR         7080         Circulate right AC and E
CIL         7040         Circulate left AC and E
INC         7020         Increment AC
SPA         7010         Skip next instr. if AC is positive
SNA         7008         Skip next instr. if AC is negative
SZA         7004         Skip next instr. if AC is zero
SZE         7002         Skip next instr. if E is zero
HLT         7001         Halt computer

INP         F800          Input character to AC
OUT         F400          Output character from AC
SKI         F200          Skip on input flag
SKO         F100          Skip on output flag
ION         F080          Interrupt on
IOF         F040          Interrupt off
                        ‫كامل بودن مجموعة دستورالعملها‬
‫ًر هامپيٍثر بايد مرمٍؾياي از دصجٍرالؿملٌا را داظجي باظد هي هاربر بجٍاهد براي مصاصبي ًر ثابؿي هي مصاصبي پذير بٍدن ان مصرز اصت،‬
                                                                                               ‫برهامياي بي زبان ماظين بوٍيشد.‬

                                                                                         ‫•هٍع دصجٍرالؿملٌا‬
                                                                  ‫دستورالعملهاي عملیاتي‬
                                                           ‫• ششابي، موعكي و زابراي ي‬
                           ‫-‪ADD, CMA, INC, CIR, CIL, AND, CLA‬‬
                                                                       ‫•ثبادل اظالؾات‬
                                       ‫- ثبادل اظالؾا ت با شافؼي وخباثٌاي هامپيٍثر‬
                                                                 ‫-‪LDA, STA‬‬
                                                                ‫•دصجٍرالؿملٌاي هوجرلي‬
                                        ‫-دصجٍرالؿملٌاي هوجرل برهامي و وارصي ظرايط‬
                                                       ‫-‪BUN, BSA, ISZ‬‬
                                                        ‫•دصجٍرالؿملٌاي ورودي خروزي‬
                                                                  ‫- ورودي خروزي‬
                                                                ‫- ‪INP, OUT‬‬
                               ‫واحد كنترل‬
    ‫• واشد هوجرل ًمة پروصشٍرًا دصجٍرالؿملٌاي ماظين را بي صيگوالٌاي هوجرلي ثبديو‬
                    ‫ميهود. اين صيگوالٌاي هوجرلي براي هوجرل ريزؾملٌا بنار ميروهد.‬


                                ‫• واشد هوجرل بدو ظريق لابو صاخت ميباظد:‬
                                                      ‫• هوجرل صختافزاري‬
   ‫– واشد هوجرل از مدارًاي ثرهيبي و ثرثيبي صاخجٌطدى اصت هي هار اهٌا‬
                                     ‫ثٍليد صيگوالٌاي هوجرلي اصت.‬
                                                    ‫• هوجرل ريزبرهاميهٍيشي ظدى‬
‫– يم شافؼة هوجرلي درپروصشٍر وزٍد دارد هي ظامو ريزؾملٌاي ي اصت هي‬
                              ‫صيگوالٌاي هوجرلي الزم را ثٍليد ميهود.‬
                        ‫زمانبودي و هوجرل‬
                                                         ‫واشد هوجرل در هامپيٍثر پايي‬
       ‫)‪Instruction register (IR‬‬
‫51‬    ‫21 31 41‬             ‫0 - 11‬             ‫وروديًاي ديگر‬



          ‫8‪3x‬‬
        ‫ديندر‬
     ‫012 3456 7‬
                             ‫0‪D‬‬
‫‪I‬‬                                              ‫گيجٌاي مدار‬
                             ‫7‪D‬‬                                                 ‫خروزيًاي‬
                                                  ‫هوجرل‬                           ‫هوجرل‬
                             ‫51‪T‬‬
                             ‫0‪T‬‬

     ‫0 1 2 . . . . 41 51‬
         ‫61 ‪4 x‬‬
         ‫ديندر‬

          ‫‪4-bit‬‬                     ‫)‪Increment (INR‬‬
        ‫‪sequence‬‬                    ‫)‪Clear (CLR‬‬
         ‫‪counter‬‬
          ‫)‪(SC‬‬                      ‫‪Clock‬‬
               ‫صيگوالٌاي زمانبودي‬
                                      ‫-بٍصيلة دهبالي ظمار 4 يجي و ديندر 61*4 ثٍليد ميظٍد.‬
                                                    ‫-‪ SC‬ميثٍاهد افزايض يافجي يا پاك ظٍد.‬
                               ‫بؿوٍان مدال: . . . ,1‪T0, T1, T2, T3, T4, T0, T‬‬
                     ‫-فرض: در زمان 4‪ SC ، T‬پاك ميظٍد اگر خروزي ديندر 3‪ D‬فؿال باظد.‬

             ‫‪D3T4: SC ‬‬
        ‫0‪T‬‬   ‫0‬   ‫1‪T‬‬       ‫2‪T‬‬          ‫3‪T‬‬           ‫4‪T‬‬            ‫0‪T‬‬
‫‪Clock‬‬


‫0‪T‬‬


‫1‪T‬‬


‫2‪T‬‬


‫3‪T‬‬


‫4‪T‬‬


‫3‪D‬‬


‫‪CLR‬‬
‫‪SC‬‬
                             ‫واهطي وهدگطاي ي‬
• Fetch and Decode   T0: AR  PC (S0S1S2=010, T0=1)
                     T1: IR  M [AR], PC  PC + 1 (S0S1S2=111, T1=1)
                     T2: D0, . . . , D7  Decode IR(12-14), AR  IR(0-11), I  IR(15)

            T1                                       S2

            T0                                       S1 Bus

                                                     S0
                            Memory
                                                          7
                             unit
                                           Address
                                    Read


                                 AR                       1

                              LD
                                 PC                       2

                                 INR

                               IR                         5

                            LD                  Clock
                           Common bus
                                       ‫ثؿيين هٍع دصجٍرالؿمو‬
                                         Start
                                         SC  0

                                                      T0
                                      AR  PC
                                                                 T1
                              IR  M[AR], PC  PC + 1
                                                                   T2
                          Decode Opcode in IR(12-14),
                           AR  IR(0-11), I  IR(15)


              (Register or I/O) = 1                 = 0 (Memory-reference)
                                          D7

             (I/O) = 1             = 0 (register)          (indirect) = 1        = 0 (direct)
                              I                                             I

                         T3                          T3               T3               T3
              Execute                   Execute               AR  M[AR]        Nothing
           input-output           register-reference
            instruction               instruction
             SC  0                    SC  0                           Execute           T4
                                                                   memory-reference
                                                                      instruction
                                                                       SC  0


D'7IT3:      AR  M[AR]
D'7I'T3:     Nothing
D7I'T3:      Execute a register-reference instr.
D7IT3:       Execute an input-output instr.
                   ‫دصجٍرالؿملٌاي شافؼياي‬
BSA:
       D5T4: M[AR]  PC, AR  AR + 1
       D5T5: PC  AR, SC  0

ISZ: Increment and Skip-if-Zero
        D6T4: DR  M[AR]
        D6T5: DR  DR + 1
        D6T4: M[AR]  DR, if (DR = 0) then (PC  PC + 1), SC  0
                            ‫ليشت هلي ريزؾملياثٌا‬
Fetch             RT0:           AR  PC
                  RT1:           IR  M[AR], PC  PC + 1
Decode            RT2:           D0, ..., D7  Decode IR(12 ~ 14),
                                             AR  IR(0 ~ 11), I  IR(15)
Indirect            D7IT3:       AR  M[AR]
Interrupt
     T0T1T2(IEN)(FGI + FGO):   R1
                    RT0:          AR  0, TR  PC
                    RT1:          M[AR]  TR, PC  0
                    RT2:          PC  PC + 1, IEN  0, R  0, SC  0
Memory-Reference
   AND              D0T4:         DR  M[AR]
                    D0T5:         AC  AC  DR, SC  0
   ADD              D1T4:         DR  M[AR]
                    D1T5:         AC  AC + DR, E  Cout, SC  0
   LDA              D2T4:         DR  M[AR]
                    D2T5:         AC  DR, SC  0
   STA              D3T4:         M[AR]  AC, SC  0
   BUN              D4T4:         PC  AR, SC  0
   BSA              D5T4:         M[AR]  PC, AR  AR + 1
                    D5T5:         PC  AR, SC  0
   ISZ              D6T4:         DR  M[AR]
                    D6T5:         DR  DR + 1
                    D6T6:         M[AR]  DR, if(DR=0) then (PC  PC + 1),
                                  SC  0
                              ‫ليشت هلي ريزؾملياثٌا‬
Register-Reference
                D7IT3 = r      (Common to all register-reference instr)
                IR(i) = Bi      (i = 0,1,2, ..., 11)
                 r:             SC  0
  CLA            rB11:          AC  0
  CLE            rB10:          E0
  CMA            rB9:           AC  AC
  CME            rB8:           E  E
  CIR            rB7:           AC  shr AC, AC(15)  E, E  AC(0)
  CIL            rB6:           AC  shl AC, AC(0)  E, E  AC(15)
  INC            rB5:           AC  AC + 1
  SPA            rB4:           If(AC(15) =0) then (PC  PC + 1)
  SNA            rB3:           If(AC(15) =1) then (PC  PC + 1)
  SZA            rB2:           If(AC = 0) then (PC  PC + 1)
  SZE            rB1:           If(E=0) then (PC  PC + 1)
  HLT            rB0:           S0

Input-Output     D7IT3 = p      (Common to all input-output instructions)
                 IR(i) = Bi     (i = 6,7,8,9,10,11)
                  p:            SC  0
  INP             pB11:         AC(0-7)  INPR, FGI  0
  OUT             pB10:         OUTR  AC(0-7), FGO  0
  SKI             pB9:          If(FGI=1) then (PC  PC + 1)
  SKO             pB8:          If(FGO=1) then (PC  PC + 1)
  ION             pB7:          IEN  1
  IOF             pB6:          IEN  0

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:27
posted:11/26/2011
language:Persian
pages:173