CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ VI XỬ LÝ 1 Mục lục 2.1. Giới thiệu chung 2.2. Cấu trúc một hệ Vi xử lý điển hình 2.3. Chu kỳ trong Vi xử lý 2.4. Tập lệnh của Vi xử lý 2.5. Ghép nối bộ nhớ 2 2.1. Giới thiệu chung 2.1.1. Định nghĩa Vi xử lý – Là mạch bán dẫn tích hợp trên một chip (IC) có nhiệm vụ thực hiện các công việc xử lý tín hiệu hoặc điều khiển các thành phần trong hệ thống – Vi xử lý thực hiện công việc của nó theo chƣơng trình, thuật toán do ngƣời dùng đặt ra – Ký hiệu: P hoặc uP 3 2.1. Giới thiệu chung • Phân loại Vi xử lý • Hoặc phân loại theo số lƣợng bit: Vi xử lý 4bit, 8bit, 16bit, 32 bit và bây giờ là 64bit. • Chip của Intel dùng nhiều trong máy tính còn của Motorola dùng nhiều trong viễn thông Vi xử lý Loại đa năng: Phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau Ví dụ: 8080, 8085 … của Intel 6800, 6802… của Motorola Loại chuyên dụng: Phục vụ một mục đích cụ thể Ví dụ: các IC trong đồ chơi của trẻ em 4 2.1. Giới thiệu chung • Lịch sử ra đời và phát triển của Vi xử lý 1960 Fairchild Semiconductor: Chip bán dẫn đầu tiên 1971 Intel: 4004, 8008, 8080 1976 Zilog: Z-80 TI: VXL 16bit 1982 32 bit AT&T: BELLMAC-32A 1985 Motorola: 680xx ARM I 1990 Power PC (IBM) 64bit 1993 1999 Intel: Pentium, Xeon, Celeron 2005 Intel: Multi Core Thương mại hóa chip bán dẫn Tăng mật độ, Máy tính trên chip VLSI và 32 bit 32bit nhường chỗ 64bit Kỷ nguyên đa lõi 5 2.1. Giới thiệu chung 2.1.2. Hệ Vi xử lý • Định nghĩa: – Là hệ thống số làm việc theo chƣơng trình đƣợc lƣu giữ trong bộ nhớ, xử lý dữ liệu bằng vi xử lý và đƣa ra các quyết định liên lạc với thế giới bên ngoài thông qua các cổng vào ra – Một hệ Vi xử lý luôn bao gồm 2 thành phần: Phần cứng và phần mềm 6 2.1. Giới thiệu chung 2.1.3. Các thành phần trong hệ Vi xử lý 7 2.1. Giới thiệu chung 2.1.4. Các kiến trúc thông dụng của Vi xử lý • Kiến trúc Von Neumann – Chỉ có một bộ nhớ chung cho dữ liệu và chƣơng trình – Đọc dữ liệu và đọc lệnh không diễn ra đồng thời 8 2.1. Giới thiệu chung • Kiến trúc Von Newmann 9 2.1. Giới thiệu chung • Kiến trúc Harvard – Có các bus độc lập cho bộ nhớ chƣơng trình và dữ liệu – Đọc dữ liệu và đọc chƣơng trình diễn ra đồng thời 10 [...]... M I O Control bus – – – – uP: Vi xử lý M: Bộ nhớ (Memory) I: Cổng vào/Thiết bị vào dữ liệu (Input) O: Cổng ra/Thiết bị xuất dữ liệu (Output) 15 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình 2.2 .2 Các thành phần cơ bản trong hệ VXL 1 Hệ thống Bus Khái niệm A B Bus C Kết nối kiểu kinh điển D Kết nối kiểu Bus 16 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình – Bus là nút dùng chung của cả hệ thống, dùng để truyền dữ liệu... hoặc nằm ngoài Vi xử lý – Truyền thông song song: Bus là dải (tape) dây dẫn, mỗi dây truyền 1 bit – Truyền thông nối tiếp: Bus có thể là cáp đồng trục, xoắn đôi, quang… 17 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình Tổ chức và quản lý Bus • Bus sử dụng phần tử 3 trạng thái để cách ly các phần tử trong hệ thống • Các phần tử trong hệ thống Bus đƣợc quản lý bằng địa chỉ – Mỗi thành vi n trong hệ đều đƣợc xác.. .2.1 Giới thiệu chung • Kiến trúc Harvard 11 2.1 Giới thiệu chung • Kiến trúc SHARC – Super Harvard Architecture – Thêm vào một số đặc trƣng để cải thiện băng thông dữ liệu 12 2.1 Giới thiệu chung • Kiến trúc DSP – Digital Signal Processing 13 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình 2.2 .1 Cấu trúc chung của một hệ VXL điển hình 14 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Cấu trúc... của bộ nhớ • Nếu bus địa chỉ có n bit thì không gian nhớ là 2n địa chỉ 30 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình – Bản đồ bộ nhớ: cho thấy bộ nhớ hay các thiết bị có kết nối với bus địa chỉ đƣợc đặt ở đâu trong không gian nhớ – Ví dụ: 31 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình 4 Vi xử lý - 8085 • Một số đặc tính cơ bản: – – – – Bộ xử lý 8 bit tốc độ 3 – 6MHz 4 đầu vào ngắt Có các cổng vào ra nối tiếp Có... Address Bus Ax = 1 IO/M = 1 Control Bus RD = 0 Data Bus Data từ bên ngoài 23 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Tổ chức cổng ra Q0… Q7 OE 8282 STB Data bus Address bus Ax IO/M WR Control bus 24 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình Address Bus Ax = 1 IO/M = 1 Control Bus WR = 0 Data Bus Data đưa ra ngoàii 25 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình 3 Bộ nhớ • Định nghĩa: Là thiết bị dùng để lƣu trữ thông... yêu cầu cao về dung lƣợng lƣu trữ và thời gian lƣu trữ VD: ROM, HDD… 26 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Tổ chức của bộ nhớ: Bộ nhớ đƣợc tạo thành từ các ô nhớ sắp xếp cạnh nhau về mặt logic Các tham số của ô nhớ gồm: – Vị trí (logic) của ô nhớ: là địa chỉ của ô nhớ, do bus địa chỉ truyền đi trong hệ – Nội dung của ô nhớ: là dữ liệu chứa trong ô nhớ, do bus dữ liệu truyền đi trong hệ Thông thƣờng,... định: xác định trƣớc quy luật, thời gian truy nhập • Tốc độ cao • Số phần tử ít 19 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình Ưu nhược điểm • Ƣu điểm: – Tiết kiệm, đơn giản hóa hệ thống – Làm hệ có tính mở Có thể thêm hoặc bớt phần tử dễ dàng • Nhƣợc điểm: – Tốc độ bị hạn chế do Bus là đƣờng truyền chung 20 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình 2 Tổ chức cổng vào ra Thiết bị cơ bản • IC 8282 – Tích hợp mạch... chân linh kiện U5 40 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình 33 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Phối hợp các tín hiệu điều khiển – – – – /RD MEMR: cho phép đọc từ bộ nhớ MEMW: cho phép ghi bộ nhớ I/OR: cho phép đọc từ cổng vào I/OW: cho phép ghi ra cổng ra /WR 2 IO/(/M) 4 IO/(/M) 4 5 /MEMR 2 5 /WR /RD /MEMW 4 4 2 2 /I/OR /I/OW 5 5 IO/(/M) IO/(/M) 1 1 2 2 34 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình •... 2 IO/(/M) 4 IO/(/M) 4 5 /MEMR 2 5 /WR /RD /MEMW 4 4 2 2 /I/OR /I/OW 5 5 IO/(/M) IO/(/M) 1 1 2 2 34 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Biểu đồ thời gian làm vi c trong 8085 35 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Sơ đồ cấu trúc Vi xử lý 8085 36 ... (1byte) Quản lý bộ nhớ bằng phương pháp địa chỉ hóa các ô nhớ 27 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình • Các phƣơng pháp địa chỉ hóa ô nhớ – Phƣơng pháp địa chỉ tuyệt đối: • Địa chỉ của một ô nhớ chính là khoảng cách của nó so với địa chỉ gốc • Địa chỉ gốc thƣờng đƣợc xác định là 0 • Ứng dụng cho các loại bộ nhớ dung lƣợng nhỏ 14 1110 15 ô nhớ 3 2 1 0 11 10 1 0 28 2.2 Cấu trúc của một hệ VXL điển hình . CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ VI XỬ LÝ 1 Mục lục 2. 1. Giới thiệu chung 2. 2. Cấu trúc một hệ Vi xử lý điển hình 2. 3. Chu kỳ trong Vi xử lý 2. 4. Tập. chip VLSI và 32 bit 32bit nhường chỗ 64bit Kỷ nguyên đa lõi 5 2. 1. Giới thiệu chung 2. 1 .2. Hệ Vi xử lý • Định nghĩa: – Là hệ thống số làm vi c theo chƣơng