- Trang Chủ
- Phần cứng
- Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý - Nghề: Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa máy tính - Trình độ: Cao đẳng nghề (Tổng cục Dạy nghề)
Xem mẫu
- BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BÌNH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
NGHỀ: KỸ THUẬT SỬA CHỮA, LẮP
RÁP MÁY TÍNH
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng
cục trưởng Tổng cục dạy nghề)
NĂM 2013
- LỜI GIỚI THIỆU
Khoa học kỹ thuật đang ngày càng phát triển rất mạnh mẽ, các công
nghệ mới thuộc các lĩnh vực khác nhau cũng nhờ đó đã ra đời nhằm đáp ứng
nhu cầu của xã hội và kỹ thuật Vi xử lý cũng nằm trong số đó. Hiện nay kỹ
thuật Vi xử lý đã được giảng dạy rộng rãi ở các trường Cao đẳng trong cả
nước, tuy nhiên lĩnh vực mới Vi xử lý vẫn đang còn rất mới mẻ, và những ứng
dụng của nó vẫn chưa được khai thác triệt để trong các hệ thống điều khiển,
đo lường và điều chỉnh của các dây chuyền công nghiệp. Tác giả đã tập trung
nghiên cứu và biên soạn giáo trình kỹ thuật Vi xử lý nhằm phục vụ công việc
giảng dạy tại các trường. Đối tượng của quyển giáo trình này là các sinh viên
ngành Kỹ thuật lắp ráp sửa chữa máy tính. Tuy nhiên để tiếp thu tốt nội dung
từ quyển giáo trình này, người học cần có kiến thức về kỹ thuật số, kỹ thuật
điện tử và đã biết qua một ngôn ngữ lập trình cấp cao như Pascal, C…
Mặc dù đã có cố gắng trong quá trình biên soạn nhưng chắc chắn cuốn
giáo trình này không thể không có thiếu sót. Tác giả rất mong sự góp ý của
các bạn đọc. Thư góp ý xin gửi về: Trường Cao Đẳng nghề kỹ thuật công
nghệ.
Chúng tôi xin cảm ơn!
Hà Nội, 2013
Tham gia biên soạn
Khoa Công Nghệ Thông Tin
Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Công Nghệ
Địa Chỉ: Tổ 59 Thị trấn Đông Anh – Hà Nội
Tel: 04. 38821300
Chủ biên: Lê Văn Dũng
Mọi góp ý liên hệ: Phùng Sỹ Tiến – Trưởng Khoa Công Nghệ Thông Tin
Mobible: 0983393834
Email: tienphungktcn@gmail.com – tienphungktcn@yahoo.com
MỤC LỤC
- ĐỀ MỤC TRANG
Bài mở đầu: Các hệ thống đếm-các loại mã- các mạch điện tử số cơ
6
bản
1. Các hệ thống số đếm. 6
2. Mã BCD, ASCII 8
3. Các sơ đồ nguyên lý của mạch số cơ bản 8
Chương1: Máy tính và hệ thống vi xử lý 14
1. Phân loại máy tính. 14
2. Các khái niệm cơ bản liên quan đến hệ vi xử lý 16
Chương 2: Tổng quan về vi xử lý 18
1. Cấu trúc bên trong và hoạt động của hệ vi xử lý. 18
2. Cấu trúc các thanh ghi. 25
3. Tập lệnh Macro của bộ vi xử lý 28
4. Dùng Assembly để thiết lập các tập lệnh điều khiển 35
Chương3: Các mạch giải mã địa chỉ và tổ chức bộ nhớ 39
1. Tổ chức bộ nhớ 39
2. Các mạch giải mã địa chỉ 45
Chương 4: Xuất nhập dữ liệu của hệ vi xử lý 49
1. Giới thiệu các tín hiệu, các mạch phụ trợ của hệ vi xử lý 49
2. Thiết lập bộ nhớ cho hệ vi xử lý 55
3. Thiết kế mạch vào/ra 55
Chương 5: Ngắt và xử lý ngắt trong hệ vi xử lý 65
1. Giới thiệu các loại ngắt 65
2. Xử lý ưu tiên khi ngắt 67
3. Các mạch điều khiển ngắt 68
Chương 6: Ghép nối cơ bản 81
1. Ghép nối bàn phím, số. 81
2. Ghép nối đèn hiển thị 91
3. Ghép nối với màn hình 97
4. Ghép nối các loại thiết bị ngoại vi khác 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
MÔN HỌC : KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
- Mã môn học: MH29
Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học:
- Vị trí :
+ Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung
- Tính chất :
+ Là môn học chuyên ngành
+ Là môn học phục vụ cho sửa chữa phần cứng
Ý nghĩa, vai trò của môn học:
+ Là môn học quan trọng của nghề Sửa chữa, lắp ráp máy tính
Mục tiêu của môn học:
- Trình bày được các hệ thống đếm, các loại bảng mã dùng trong kỹ thuật số
- Trình bày được các khái niệm về xuất nhập dữ liệu.
- Trình bày được các ngắt và xử lý ngắt trong hệ vi xử lý
- Trình bày được các ghép nối cơ bản. vận dụng được kiến thức đó học để áp dụng
được các ứng dụng trong thực tế từ đơn giản đến phức tạp một cách thành thục.
- Tư duy tốt và lập trình điều khiển hệ thống vi xử lý.
- Cẩn thận, khéo léo trong thao tác.
Thời lượng
Mã bài Tên chương Tổng Lý Thực Kiểm
số thuyết hành tra
MH29 - 01 Tổng quan cấu trúc phần cứng 13 7 6
Giới thiệu họ vi điều kiển
Sơ lược về các chân của 89C51
Tổ chức bộ nhớ
Các thanh ghi chức năng đặc biệt
Bộ nhớ ngoài
MH29 - 02 Tập lệnh của 89C51 17 7 8 2
Các chế độ đánh địa chỉ
Các lệnh của 89C51
MH29 - 03 Hoạt động của bộ định thời 20 6 12 2
Giới thiệu bộ định thời 2
Thanh ghi chế độ Timer (TMOD)
Thanh ghi điều khiển Timer (TCON)
Các chế độ Timer
Nguồn tạo xung nhịp
Khởi động điều khiển và truy xuất
thanh ghi Timer
MH29- 04 Hoạt động của Port nối tiếp 20 4 14 2
Giới thiệu các Port của vi xử lý 89C51
Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp
Các chế độ hoạt động
Khởi động và truy xuất thanh ghi cổng
nối tiếp
Tốc độ truyền (Baud Rate) nối tiếp
MH29 - 05 Hoạt động ngắt 20 4 14 2
Giới thiệu các ngắt
Tổ chức các ngắt
Xử lý ngắt
Các ngắt của 89C51
Thiết kế chương trình dùng ngắt
MH29 - 06 Tổng quan cấu trúc phần cứng 13 7 6
- Giới thiệu họ vi điều kiển 3 2 1
Sơ lược về các chân của 89C51 3 2 1
Tổ chức bộ nhớ 3 1 2
Các thanh ghi chức năng đặc biệt 2 1 1
Bộ nhớ ngoài 2 1 1
MH29- 07 Tập lệnh của 89C51 17 7 8 2
Các chế độ đánh địa chỉ 7 3 4
Các lệnh của 89C51 8 4 4
- BÀI MỞ ĐẦU
CÁC HỆ THỐNG ĐẾM – CÁC LOẠI MÃ
CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ SỐ CƠ BẢN
MÃ BÀI: MH29-01
Mục tiêu:
- Phân loại được các hệ thống số đếm
- Trình bài các được các loại mã Mã BCD, ASCII .
- Tinh thần tương trợ lẫn nhau trong học tập.
Nội dung chính:
1.Các hệ thống số đếm.
Mục tiêu:
- Phân loại được các hệ thống số đếm.
1.1. Hệ thập phân (Decimal Number System)
Trong thực tế, ta thường dùng hệ thập phân để biểu diễn các giá trị số. Ở
hệ thống này, ta dùng các tổ hợp của các chữ số 0..9 để biểu diễn các giá trị.
Một số trong hệ thập phân được biểu diễn theo các số mũ của 10.
VD: Số 5346,72 biểu diễn như sau:
5346,72 = 5.103 + 3.102 + 4.10 + 6 + 7.10-1 + 2.10-2
Tuy nhiên, trong các mạch điện tử, việc lưu trữ và phân biệt 10 mức điện
áp khác nhau rất khó khăn nhưng việc phân biệt hai mức điện áp thì lại dễ
dàng. Do đó, người ta sử dụng hệ nhị phân để biểu diễn các giá trị trong hệ
thống số.
1.2. Hệ nhị phân (Binary Number System)
Hệ nhị phân chỉ dùng các chữ số 0 và 1 để biểu diễn các giá trị số. Một
số nhị phân (binary digit) thường được gọi là bit. Một chuỗi gồm 4 bit nhị
phân gọi là nibble, chuỗi 8 bit gọi là byte, chuỗi 16 bit gọi là word và chuỗi
32 bit gọi là double word. Chữ số nhị phân bên phải nhất của chuỗi bit gọi là
bit có ý nghĩa nhỏ nhất (least significant bit – LSB) và chữ số nhị phân bên
trái nhất của chuỗi bit gọi là bit có ý nghĩa lớn nhất (most significant bit –
MSB). Một số trong hệ nhị phân được biểu diễn theo số mũ của 2. Ta thường
dùng chữ B cuối chuỗi bit để xác định đó là số nhị phân.
VD: Số 101110.01b biểu diễn giá trị số:
101110.01b = 1x25 + 0x24 + 1x23 +1x22 + 1x21 + 0 + 0x2-1 + 1x2-2
* Chuyển số nhị phân thành số thập phân:
Để chuyển một số nhị phân thành một số thập phân, ta chỉ cần nhân các
chữ số của số nhị phân với giá trị thập phân của nó và cộng tất cả các giá trị
lại.
VD: 1011.11B = 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1 + 1x2-1 + 1x2-2 = 11.75
* Chuyển số thập phân thành số nhị phân:
Để chuyển một số thập phân thành số nhị phân, ta dùng 2 phương pháp sau:
- * Phương pháp 1: Ta lấy số thập phân cần chuyển trừ đi 2i trong đó 2i là số
lớn nhất nhỏ hơn hay bằng số thập phân cần chuyển. Sau đó, ta lại lấy kết quả
này và thực hiện tương tự cho đến 20 thì dừng. Trong quá trình thực hiện, ta
sẽ ghi lại các giá trị 0 hay 1 cho các bit tuỳ theo trường hợp số thập phân nhỏ
hơn 2i (0) hay lớn hơn 2i (1).
Phương pháp 2: Lấy số cần chuyển chia cho 2, ta nhớ lại số dư và lấy tiếp
thương của kết quả trên chia cho 2 và thực hiện tương tự cho đến khi thương
cuối cùng bằng 0. Kết quả chuyển đổi sẽ là chuỗi các bit là các số dư lấy theo
thứ tự ngược lại.
Để thực hiện chuyển các số thập phân nhỏ hơn 1 sang các số nhị phân, ta
làm như sau: lấy số cần chuyển nhân với 2, giữ lại phần nguyên và lại lấy
phần lẻ nhân với 2. Quá trình tiếp tục cho đến khi phần lẻ bằng 0 thì dừng.
Kết quả chuyển đổi là chuỗi các bit là giá trị các phần nguyên.
1.3. Hệ thập lục phân (Hexadecimal Number System)
Như đã biết ở trên, nếu dùng hệ nhị phân thì sẽ cần một số lượng lớn các
bit để biểu diễn. Giả sử như số 1024 = 210 sẽ cần 10 bit để biểu diễn. Để rút
ngắn kết quả biểu diễn, ta dùng hệ thập lục phân dựa cơ sở trên số mũ của 16.
Khi đó, 4 bit trong hệ nhị phân (1 nibble) sẽ biểu diễn bằng 1 chữ số trong hệ
thập lục phân (gọi là số hex). Trong hệ thống này, ta dùng các số 0..9 và các
kí tự A..F để biểu diễn cho một giá trị số. Thông thường, ta dùng chữ h ở cuối
để xác định đó là số thập lục phân.
- 2.Mã BCD, ASCII
Mục tiêu:
- Trình bài các được các loại mã Mã BCD, ASCII .
2.1. Mã BCD (Binary Coded Decimal)
Trong thực tế, đối với một số ứng dụng như đếm tần, đo điện áp, … ngõ ra
ở dạng số thập phân, ta dùng mã BCD. Mã BCD dùng 4 bit nhị phân để mã
hoá cho một số thập phân 0..9. Như vậy, các số hex A..F không tồn tại trong
mã BCD.
VD: Số thập phân 5 2 9
Số BCD 0101 0010 1001
2.2. Mã ASCII
Trong thực tế, đối với một ký tự ứng dụng nhập từ bàn phím máy tính ta
dùng mã ASCII. Mã ASCII theo bảng sau.
Ví dụ chữ “A” có mã là 41h
3. Các sơ đồ nguyên lý của mạch số cơ bản
Mục tiêu:
- Trình bày được các sơ đồ nguyên lý của các mạch số cơ bản.
3.1. Cổng AND
a.Chức năng:
Thực hiện phép toán logic VÀ (AND)
Đầu ra chỉ bằng 1 khi tất cả các đầu vào bằng 1
Cổng VÀ 2 đầu vào:
b. Ký hiệu:
A
F F
- B
c.. Bảngtrạng thái:
A B out
F
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
d. Biểu thức và dạng tín hiệu
+ Biểu thức: F=A.B
+ Dạng tín hiệu:
3.2. Cổng OR:
a. Chức năng:
Thực hiện phép toán logic HOẶC (OR)
Đầu ra chỉ bằng 0 khi tất cả các đầu vào bằng 0
Cổng HOẶC 2 đầu vào:
b. Ký hiệu:
c. Bảngtrạng thái:
d. Biểu thức và dạng sóng:
+ Biểu thức: F=A+B
- + Dạng sóng
3.3. Cổng NOT:
a. Chức năng:
Thực hiện phép toán logic ĐẢO (NOT)
Cổng ĐẢO chỉ có 1 đầu vào:
b. Ký hiệu:
F
c. Bảng trạng thái :
A F
0 1
1 0
d. Biểu thức và dạng sóng:
+ Biểu thức F = A
+ Dạng sóng:
3.4. Cổng NAND:
a. Chức năng:
Thực hiện phép ĐẢO của phép toán logic VÀ
Đầu ra chỉ bằng 0 khi tất cả các đầu vào bằng 1. Cổng VÀ ĐẢO 2 đầu
vào:
b. Ký hiệu:
F
c. Bảng trạng thái:
A B F
0 0 1
0 1 1
1 0 1
- 1 1 0
d. Biểu thức và dạng sóng:
+ Biểu thức: F = A . B
+ Dạng sóng:
3.5. Cổng NOR:
a. Chức năng:
Thực hiện phép ĐẢO của phép toán logic HOẶC
Đầu ra chỉ bằng 1 khi tất cả các đầu vào bằng 0. Cổng HOẶC ĐẢO 2
đầu vào:
b.Ký hiệu:
c Bảng trạng thái:
A B F
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
d. Biểu thức và dạng tín hiệu:
+ Biểu thức: F = A B
+ Dạng tín hiệu vào ra
3.6.Cổng EX-OR:
a. Chức năng:
Exclusive-OR
- Thực hiện biểu thức logic HOẶC CÓ LOẠI TRỪ (phép toán XOR - hay
còn là phép cộng module 2). Đầu ra chỉ bằng 0 khi tất cả các đầu vào
giống nhau. Cổng XOR 2 đầu vào:
b. Ký hiệu:
c. Bảng trạng thái:
A B F
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
d. Biểu thức logic và dạng sóng:
+ Biểu thức logic: F A B A.B A.B
+ Dạng sóng:
3.7. Cổng EX – NOR:
a. Chức năng:
Exclusive-NOR
Thực hiện phép ĐẢO của phép toán XOR. Đầu ra chỉ bằng 1 khi tất cả
các đầu vào giống nhau. Cổng XNOR 2 đầu vào:
b. Ký hiệu:
F
c. Bảngtrạng thái:
- d. Biểu thức logic và dạng sóng:
+ Biểu thức logic F AB AB A B
+ Dạng sóng tín hiệu vào ra
3.8. Cổng BUFFER
Còn gọi là cổng đệm. Tín hiệu số qua cổng BUFFER không đổi trạng
thái logic. Cổng BUFFER được dùng với các mục đích sau:
- Sửa dạng tín hiệu.
- Đưa điện thế của tín hiệu về đúng chuẩn của các mức logic.
- Nâng khả năng cấp dòng cho mạch.
- Ký hiệu của cổng BUFFER.
Tuy cổng đệm không làm thay đổi trạng thái logic của tín hiệu vào cổng
nhưng nó giữ vai trò rất quan trọng trong các mạch số.
CHƯƠNG 1
MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG VI XỬ LÝ
MÃ BÀI: MH29-02
Mục tiêu:
- Phân loại các hệ thống máy tính
- Trình bài các khái niệm liên quan đến hệ thống vi xử lý.
- Tinh thần tương trợ lẫn nhau trong học tập.
- Nội dung chính:
1.Phân loại máy tính.
Mục tiêu:
- Phân loại các hệ thống máy tính
Có nhiều cách phân loại máy tính. Có thể phân loại theo công nghệ,
theo tính năng theo bộ xử lý hoặc theo kích thước.
1.1. Phân loại theo công nghệ.
Cho đến nay, nếu xét theo sự phát triển của công nghệ thì máy tính có
thể được phân thành 5 thế hệ khác nhau và mỗi thế hệ thể hiện cho sự một
trình độ công nghệ.
- Thế hệ 1: từ 1950 - 1959. Các máy tính ở thế hệ này được xây dựng
từ các đèn điện tử. Năng lực tính toán chậm, hàng ngàn phép tính/giây, tiêu
thụ điện năng lớn và chiếm nhiều không gian.
- Thế hệ 2: từ 1959 - 1963: Đặc trưng cơ bản của thế hệ này là sử dụng
bóng bán dẫn vào bộ xử lý trung tâm và các mạch điện của máy tính, nhờ vậy
tăng đáng kể tốc độ thực hiện của máy tính tăng lên cỡ chục lần so với máy
thế hệ 1. Ngoài ra kích thước máy tính cũng như độ tin cậy cũng được cải
thiện đáng kể.
- Thế hệ 3: trong khoảng thời gian từ 1964 đến 1974. Thế hệ này gắn
liền với sự xuất hiện và ứng dụng các mạch vi điện tử (IC - Integrated
Circuit). Máy tính đã có kích thước gọn hơn, khả năng tính toán lớn hơn, tốc
độ có thể đạt gấp ngàn lần so với thế hệ 1 (cỡ triệu phép tính/giây). Việc xử lý
song song ngày càng tăng ở thế hệ này.
- Thế hệ 4: từ 1974 đến nay. Là thời kỳ của các máy vi tính với năng
lực tính toán rất lớn. Công nghệ máy tính ở thời kỳ này liên quan tới việc sử
dụng các mạch tích hợp cỡ cực lớn (VLSI - Very Large Scale Integration)
với dung lượng trên 100.000 tranzystor/chip vào những năm 70 cho đến hàng
chục triệu tranzystor/chip ngày nay. Nhờ có công ngệ này mà toàn bộ CPU,
bộ nhớ chính hay các thiết bị tương tự khác có thể được thực hiện gọn trên
một chip. Tốc độ ở thế hệ này có thể đạt tới hàng trăm triệu phép tính/giây trở
lên.
- Thế hệ 5: Máy tính mạng Neuron - Neural Network - Một kỹ thuật
của trí khôn nhân tạo, bắt chước cách thức các tế bào thần kinh nối với bộ não
của người. Người ta cung cấp những thông tin cho mạng thần kinh để huấn
luyện cho nó nhận biết được các sự vật mẫu nhằm có thể đưa ra các dự báo
hoặc giải pháp xử lý thích ứng.
Tuy nhiên cần nhấn mạnh là thế hệ này hiện nay đang trong quá trình
nghiên cứu, một số mẫu máy tính thử nghiệm đầu tiên dạng này mới xuất hiện
trong vài năm trở lại đây và các khái niệm liên quan đang mới hình thành.
Theo sự phát triển của công nghệ, các máy tính hiện nay được thiết kế,
xây dựng theo xu hướng:
- Mạnh hơn về tốc độ tính toán
- Nhỏ hơn về kích thước
- - Tiết kiệm hơn về năng lượng
1.2. Phân loại theo tính năng
Các máy tính cũng có thể được phân loại theo tính năng. Cho đến nay
có thể phân máy tính thành 4 nhóm sau:
- Máy tính cực lớn (Super Computer)
- Máy tính lớn (Computer - mainframe)
- Máy tính Mini (MiniComputer)
- Máy vi tính (MicroComputer)
Sự khác biệt về tốc độ xử lý và khả năng lưu trữ của các nhóm máy tính
được nêu ở bảng 1-1
Bảng 1.1 Phân loại máy tính theo tính năng.
Phân loại Tốc độ xử lý/s Khả năng lưu trữ
Máy tính cự lớn 100 tỷ Tetra bytes trở lên
Máy tính lớn 2 tỷ Giga bytes trở lên
Máy tính mini 32 triệu Mega bytes trở lên
Máy vi tính 1 triệu Mega bytes trở lên
1.3. Phân loại theo bộ xử lý
Có thể phân loại các máy vi tính căn cứ vào bộ vi xử lý - bộ não của
máy vi tính. Dưới đây giới thiệu một số dòng máy vi tính.
a. Bộ vi xử lý của hãng Intel như: I8088, 80286, 80386, 80486,
Pentium. Có thể gọi gọn chung cho các bộ vi xử lý này là: X86.
Các máy xử dụng bộ vi xử lý Intel là Olivetti, IBM, Dell,
Gateway, DNA, Compaq
b. Bộ vi xử lý của hãng Motorola M6800, M68000, M68052 (68X)
Các máy xử dụng bộ vi xử lý Motorola là: Machintosh, Apple,
Amiga,
c. Bộ vi xử lý của hãng Zilog như: Z40, Z80
Các máy tính sử dung là Bondwell, NEC, Sony ....
1.4. Phân loại theo kích thước
Có thể dựa theo kích thước máy tính để phân loại:
- Máy tính để bàn (Desktop)
- Máy tính xách tay (Laptop),
- Máy tính kiểu sổ tay (Notebook)
Mỗi cách phân loại trên đều có những ưu điểm riêng. Có thể sử dụng
riêng từng kiểu phân loại hoặc kết hợp tuỳ theo yêu cầu.
2.Các khái niệm cơ bản liên quan đến hệ vi xử lý
Mục tiêu:
- Trình bài các khái niệm liên quan đến hệ thống vi xử lý.
Mọi hệ thống máy tính, dù là máy tính cá nhân nhỏ hay các hệ máy tính
lớn đều có một cấu trúc chung. Một hệ máy Vi tính điển hình gồm có 4 khối
cơ bản: Thiết bị vào, bộ xử lý, bộ nhớ, thiết bị ra.
BUS dữ liệu
BUS điều khiển
- Bộ xử lý trung tâm: đóng vai trò chủ đạo nhất trong hệ máy tính. Ở đây
tiến hành toàn bộ các tính toán, các phép tính số học và đại số và biến đổi
các mã tương ứng. Đây chính là đầu não của các máy tính. Khi bắt đầu hoạt
động, nó nhận mã lệnh từ bộ nhớ, sau đó giải mã các lệnh này thành các dãy
xung điều khiển để điều khiển các khối tương ứng thực hiện theo đúng trình
tự và nội dung có trong mã lệnh.
Ở các máy vi tính, bộ xử lý trung tâm là bộ vi xử lý. Sử dụng phổ cập
hiện nay là các bộ vi xử lý của hãng Intel, Motorola, Zilog, AMD.....
Bộ nhớ (memory): Là một bộ phận cũng hết sức quan trọng của hệ máy
tính. Bộ nhớ thự hiện việc lưu trữ thông tin và trao đổi thông tin.
Ở các hệ máy vi tính, người ta sử dụng bộ nhớ bán dẫn bao gồm ROM,
RAM. Trong ROM có thể chứa các chương trình điều khiển hoạt động của
toàn hệ khi bật máy. Còn một phần chương trình điều khiển hệ thống,
chương trình ứng dụng thường được lưu ở RAM.
Bộ nhớ máy tính thực chất là bộ nhớ trong để phân biệt với khái niệm
bộ nhớ ngoài mà nhiều tài liệu hiện vẫn hay sử dụng để chỉ thiết bị từ (Băng,
đĩa từ). Các thiết bị này tuy tốc độ trao đổi chậm so với bộ nhớ trong song có
dung lượng lưu trữ rất lớn (bộ nhớ ngoài cũng có thể gọi là thiết bị ngoài).
Ở các máy vi tính sử dụng phổ cập hiện nay bộ nhớ ngoài là các ổ đĩa
cứng (HDD), ổ đĩa mềm (FDD). Ổ mềm thuận tiện trong việc trao đổi thông
tin vì rất tiện trong việc di chuyển. Nhược điểm là tốc độ chậm (ổ đĩa quay
với tốc độ 360 vòng/phút) và dung lượng nhỏ (thường vài Mb trở lại). Các ổ
đĩa cứng có dung lượng rất lớn (vài trăm cho đến vài Gb) và tốc độ truy cập
cũng lớn hơn ổ đĩa mềm nhiều (tốc độ quay của ổ cứng gấp 10 lần của ổ đĩa
mềm - 3600 vòng/phút).
Khối phối ghép vào/ra (I/O) tạo khả năng giao tiếp máy tính với thế
giới bên ngoài. Các thiết bị ngoại vi như màn hình, bàn phím, máy in, các bộ
biến đổi D/A, A/D.... đều liên hệ với hệ máy tính qua bộ phận này mà cụ thể
cho từng thiết bị là các cổng.
BUS địa chỉ: Khi ghi/đọc bộ nhớ bộ xử lý trung tâm sẽ đưa ra trên bus
này địa chỉ của các ô nhớ có liên quan. Lưu ý là bus địa chỉ là bus một chiều
xuất phát từ CPU.
- BUS dữ liệu thường có từ 8, 16, 20, 24, 32 đến 64 đường dây tuỳ thuộc
vào từng CPU cụ thể. BUS dữ liệu là loại 2 chiều. Các phần tử có đầu ra nối
thẳng với bus dữ liệu đều phải được trang bị đầu ra 3 trạng thái để baỏ đảm
cho bus hoạt động được bình thường.
BUS điều khiển thường gồm hàng chục dây tín hiệu khác nhau, và xét
theo cả nhóm thì đó là lọai bus 2 chiều.
Thiết bị vào: biến đổi tín hiệu tự nhiên hoặc cho bởi con người sang
dạng mã máy để bộ vi xử lý thực hiện. Thiết bị vào thông dụng nhất có bàn
phím, con chuột, máy quét scaner, thiết bị phân tích nhận dạng tiếng nói, CD-
ROM.....
Thiết bị ra: biến đổi các mã bên trong máy tính sau khi xử lý để con
người có thể hiểu được hoặc điều khiển các thiết bị khác. Thiết bị ra thông
dụng nhất có màn hình, máy in, faxmodem, máy vẽ, loa hay các thiết bị điều
khiển khác.
Câu hỏi 1: Phân loại các hệ thống máy tính
Câu hỏi 2: Trình bày các khái niệm cơ bản liên quan đến hệ vi xử lý
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ VI XỬ LÝ
MÃ BÀI: MH29-03
Mục tiêu:
- Trình bày cấu trúc bên trong và hoạt động của hệ vi xử lý
- Trình bày cấu trúc các thanh ghi của hệ vi xử lý.
- Sử dụng tập lệnh Assembly để lập trình điều khiển hệ vi xử lý.
- Khả năng tư duy tốt.
- Tinh thần tương trợ lẫn nhau trong học tập.
Nội dung chính:
1.Cấu trúc bên trong và hoạt động của hệ vi xử lý.
- Mục tiêu:
- Trình bày cấu trúc bên trong và hoạt động của hệ vi xử lý
- Hình 2.1. Cấu trúc bộ vi xử lý 8086/8088
a. Tổ chức của EU
EU là nơi xẩy ra các quá trình xử lý dữ liệu ở bên trong bộ VXL. Ở đây
có đơn vị số học và lô gich ( ALU - arithmetic and logic unit) cùng với các
thanh ghi để xử lý số liệu và ghi giữ các kết quả trung gian. EU nhận các lệnh
và dữ liệu do BIU thu được rồi xử lý các thông tin đó. Dữ liệu đã được xử lý
trong EU lại được chuyển ra bộ nhớ hoặc các thiết bị ngoại vi thông qua BIU.
Như vậy EU không liên hệ trực tiếp với thế giới bên ngoài mà luôn luôn
thông qua BIU.
Đơn vị thực hiện EU gồm có 2 phần là ALU và khối các thanh ghi.
Các lệnh từ hàng đợi lệnh trong BIU được chuyển vào EU, giải mã và thực
hiện tại đây. Các lệnh được lấy từ trên xuống theo nguyên tắc FIFO (First in
First out)
- Đơn vị số học-lôgic ALU
Đơn vị số học-lôgic ALU gồm các mạch có nhiệm vụ thực hiện các
phép tính số học hoặc logic trên các số nhị phân theo từng cặp bit vào.
Khối điều khiển của EU
Trong khối điều khiển (CU-Control Unit) của EU có mạch giải mã lệnh.
Mã lệnh đọc vào từ bộ nhớ được đưa đến đầu vào của bộ giải mã, các thông
tin thu được từ đầu ra sẽ được đưa đến mạch tạo xung điều khiển từ đó nhận
được các dãy xung khác nhau tuỳ thuộc vào mã lệnh để điều khiển hoạt động
các bộ phận bên trong và bên ngoài CPU.
b) Tổ chức của BIU
BIU gồm có mạch tạo địa chỉ và điều khiển BUS, nó có nhiệm vụ giúp
khai thác tối đa khả năng của BUS. Để bảo đảm được điều đó, BIU phải thực
hiện 2 chức năng sau:
- Chức năng 1: nhận trước các lệnh, cất tạm vào dãy chứa lệnh nhờ đó
mà MP tăng được tốc độ tính toán.
- Chức năng 2: đảm đương mọi chức năng điều khiển BUS để EU có
thể tập trung vào việc xử lý dữ liệu và thực hiện lệnh. Con trỏ lệnh chứa địa
chỉ của lệnh thực hiện tiếp theo.
BIU được dùng để trực tiếp truy xuất hoặc phối ghép với những bộ
phận khác của máy tính.
BIU gồm 3 khối chức năng sau:
- Đơn vị điều khiển BUS.
- Hàng chứa lệnh.
- Đơn vị điều khiển địa chỉ.
Đơn vị điều khiển BUS (Bus Control Unit)
Dùng để thực hiện các thao tác Bus đối với MP. Nó tiếp nhận và tạo
các lệnh, dữ liệu và các tín hiệu điều khiển giữa MP và các bộ phận khác của
hệ. Ví dụ, xác định hướng di chuyển của dữ liệu trên BUS dữ liệu bằng đường
dây điều khiển DT/R (Data Transmit/Receive) phát hoặc thu dữ liệu.
Hàng đợi lệnh (Instruction queue)
Dùng hàng đợi lệnh để làm nơi lưu giữ tạm thời các lệnh sẽ được thực
hiện trong EU. Thông qua đơn vị điều khiển bus, BIU nhận trước các lệnh và
cất tạm chúng vào trong hàng chứa lệnh. Đây là công việc chiếm nhiều thời
gian hơn so với việc tính toán trong EU. Do vậy BIU và EU cùng hoạt động
song song bảo đảm nâng cao hiệu quả làm việc của MP.
Hàng đợi lệnh là bộ nhớ kiểu FIFO (First In First Out), có nghĩa lệnh
được nạp vào trước sẽ được lấy ra trước. Bộ vi xử lý 8088 có hàng đợi lệnh 4
bytes (8 bit) còn 8086 có hàng đợi lệnh 3 từ (mỗi từ 16 bit). Chính vì vậy tại
mỗi thời điểm nó mang 1 từ (16 bit) thông tin. Đây là 1 điểm khác nhau quan
trọng nữa giữa 2 bộ VXL.
Đơn vị điều khiển địa chỉ (Address Control Unit)
MP 8088/8086 có 20 đường địa chỉ (20 bit) vì vậy có khả năng đánh
địa chỉ đến 1 Mb. Đơn vị điều khiển địa chỉ phối hợp hoạt động với con trỏ
nguon tai.lieu . vn
