The Story of CPU

The story of CPUqpstudy 2012.05

12年5月20日日曜日

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#qpstudy

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self-introduction

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sho kisaragi(しょっさん)

IT Architect/Consultant

ID : sho7650

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I LOVE

CURRY,Perfume,Kyoko ★ Fukada

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Consultant

ITAITS(infra)CE

earthquake Y2k problem Horiemonarrested

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purpose

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behavior & principleUnderstanding the behavior and principles of cpu.

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Problem Determination Becoming excellent engineers at problem

determination for infrastructure.

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Computer Architecture

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5 elements.

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ArithmeticLogic Unit

Control Unit

Memory

Input Device Output Device

control flowdata flow

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John von Neumann 12年5月20日日曜日

von Neumann architecture

3 objects.

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1) Processor

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2) Programs

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3) Data

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CPUCentral Processing Unit(s)

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input & output12年5月20日日曜日

4 Principles of CPU

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1 2 3 41 1 6 7 85

t

Fetch

Decode

Execute

Writeback

Fetch

Decode

Execute

Writeback

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1) fetch

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2) decode

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3) execute

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4) write backor STORE

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CPU Clock

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t

low

high

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AccelerationHow to speed up the latest CPUs.

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1) Pipeline1 2 3 41 1 6 7 85

t

Fetch 1

Decode

Execute

Writeback

Fetch 2

Decode

Execute

Writeback

Fetch 3

Decode

Execute

Writeback

Fetch 4

Decode

Execute

Writeback

Fetch 5

Decode

Execute

Writeback

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2) Super Scalar12年5月20日日曜日

3) Out-of-Order

Instruction 1

t

Instruction 2Read from Memory Instruction 3

Instruction 1 Instruction 2

Read from Memory

Instruction 3

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CISC vs RISCColumn 1

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Peak CPU ClocksColumn 2

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make sense ?

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How ?

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Z80 CPUThe best 8-bit micro-processor based on Intel 8080

made by ZiLOG.

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Z80 CPUThe best 8-bit micro-processor based on Intel 8080

made by ZiLOG.

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bit width ?column 3

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Machine Language

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Sample12年5月20日日曜日

Assembler Language

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Register vs Memory

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Z80 Processor registers12年5月20日日曜日

EndianColumn 4

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Accumulator

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Status (flag) Register

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5 Functions

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1) Data transferData Transfer (LD, PUSH,POP)

Exchange (EX)Block Transfer (LDD,LDIR)

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2) Data ProcessingArithmetic Operations (ADD,SUB,INC,DEC)

Logical Operations (AND,XOR,OR,CP)Skew Operations (RL,RR,SLA,SRA)

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3) Test and JumpJump (JP, JR, DZNJ,CALL,RET)

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4) Input / OutputInput (IN)

Output (OUT)

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5) ControlNOP, HALT

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4 arithmetic operationcolumn 5

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4 arithmetic operationcolumn 5

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4 arithmetic operationcolumn 5

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4 arithmetic operationcolumn 5

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Mnemonics and Operands

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sample12年5月20日日曜日

Multi-Tasks vs TSSColumn 6

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Today’s Summary

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Assembler

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in English

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Thanks.

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