ĐỀ CƯƠNG ƠN TẬP MƠN HỌC CẤU TRÚC MÁY TÍNH CHƯƠNG 1: Cấu trúc hệ máy tính Máy tính làm việc theo nguyên lý Voneumann Von Neumann chia hoạt máy tính thành thành phần là: CPU (Bộ xử lý trung tâm) – Là thành phần máy tính, nơi thực phép tính số học logic q trình xử lý thông tin, đồng thời nơi sinh tín hiệu để đồng điều khiển tồn hoạt động máy tính Bộ nhớ làm việc (RAM) – Là nơi tạo môi trường làm việc cho Hệ điều hành chương trình ứng dụng Bộ nhớ vĩnh cửu (ROM) – Là nơi chứa chương trình điều hành hoạt động máy máy tính mức độ sở Thiết bị vào (Input) – ngoại vi bàn phím, chuột, Scanner.v.v giúp cho máy tính có nhiều khả phong phú thu thập số liệu giao tiếp người máy Thiết bị (Output) - ngoại vi Màn hình, máy in, máy vẽ, loa nhớ ngồi v.v giúp cho máy tính có khả phong phú xứ lý lưu trữ số liệu giao tiếp người máy thiết bị chuyên dụng khác Các thiết bị kể kết nối với thơng qua hệ thống Bus bao gồm tín hiệu: - Tín hiệu địa chỉ: Tín hiệu sinh từ CPU hướng đến nhớ ngoại vi Cho phép CPU có khả địa hóa quản lý ô nhớ, cổng vào cổng Số lượng dây dẫn tạo nên tín hiệu địa (độ rộng bus địa chỉ) cho thấy khả địa hóa nhớ cổng vào/ra máy tính Nếu độ rộng Bus địa k bits máy tính có khả địa hóa 2k ô nhớ tối đa 2k cổng vào 2k cổng - Tín hiệu số liệu: Là tín hiệu chiều cho phép CPU trao đổi thông tin với nhớ hay cổng vào cổng Trên máy tính thường xun diễn q trình trình đọc trình ghi Ở trình đọc số liệu xuất phát từ nhớ hay cổng vào hướng đến CPU Ở trình ghi, số liệu xuất phát từ CPU hướng đến nhớ hay cống - Tín hiệu điều khiển: tín hiệu cho phép điều khiển CPU đọc hay ghi số liệu, cho phép máy tính thực hay khơng thực chức ngắt, DMA, biểu diễn trạng thái máy tính hay mã hóa q trình thực lệnh máy tính Có tín hiệu điều khiển xuất phát từ CPU để điều khiển trình đọc/ghi máy tính: M / IO, RD, WR Từ tín hiệu máy tính tạo tín hiệu điều khiển để đọc nhớ, ghi nhớ hay đọc ghi vào/ra M / IO RD Thao tác máy tính WR Đọc nhớ (số liệu xuất phát từ nhớ hướng đến CPU) MEMW Ghi nhớ (số liệu xuất phát từ CPU hướng 1 đến nhớ) Đọc cổng vào (số liệu xuất phát từ cổng vào 0 IOR hướng đến CPU) Ghi cổng (số liệu xuất phát từ CPU IOW hướng đến cổng ra) Tại thời điểm bus điều khiển tồn số tín hiệu trên, đồng thời bus địa tồn giá trị, thời điểm máy thực thao tác số thao tác máy tính Hay nói cách khác CPU thực trao đổi thơng tin với ô nhớ, cổng vào hay cổng máy tính Nói q trình thực lệnh CPU thời điểm thực lệnh mà thơi Q trình gọi trình xử 1 MEMR lý (step-by-step) Đây nhược điểm lớn máy tính hoạt động theo ngun lý Voneumann Vì tốn xử lý thơng tin thực tế, thời điểm, máy tính thường xuyên cần phải đồng thời trao đổi thông tin với nhiều ngoại vi, ngun lý Voneumann trình bày khơng cho phép máy tính thực nhiệm vụ Để khắc phục nhược điểm người ta phải tăng tốc độ làm việc máy tính, xây dựng mạng máy tính xử lý song song đưa mơ hình máy tính hoạt động theo ngun lý xứ lý song song – máy tính mạng nơron (Neural network) Bộ xử lý trung tâm máy tính Máy tính cá nhân mà IBM chế tạo (IBM PC XT) sử dụng Bộ VXL 8086/8088 Intel Đây Bộ VXL 16 bits có cấu trúc nh sau: Đ n vị gh é p n è i- B IU (B u s In te rface U n it) Đơ n v ị th ự c h iÖ n – E U (E xec u tion Un it)  AX BX C ¸c th an h gh i đa n ăn g CX CS DX DS C c th an h gh i đ oạ n SP T han h g hi c on trá, c hØ s è SS BP SI ES DI B U S tron g c ña C P U IP B us d ữ liệu Bộ tạ o địa ch Ø § iỊ u k hiĨn B US B U S n go ài To án h ạn g K hè i ®iỊu kh iĨ n cđ a EU ALU H ng đ ợi lệ nh Th an h gh i cê Với cấu trúc chia thành hai phần: Đơn vị thực (EU) đơn vị giao tiếp (BIU) cho phép CPU đồng thời vừa thực lệnh vừa đọc lệnh thực vào hàng đợi lệnh đơn vị giao tiếp, tiến đáng kể mở đầu cho cấu trúc đường ống xây dựng BVXL tiên tiến Intel Các ghi đa BVXL 8086/88 Để tương thích với hệ bits chế tạo trước cịn sử dụng rộng rãi ghi đa đơn vị thực sử dụng ghi bits, ghi 16 bits AX, BX, CX DX chia thành ghi bits tương ứng AH-AL, BH-BL, CH-CL DHDL Các ghi CPU có chức ngầm định định nghĩa sau: Thanh ghi AX (AH – AL): Thanh ghi tích lũy (thực phép cộng, trừ, nhân chia vào ra) Thanh ghi BX: Thanh ghi sở (Thực phép lưu trữ, chuyển đổi số liệu) Thanh ghi CX (CL): Là ghi đếm cho phép tính chuỗi, lặp, dịch chuyển, quay vòng Thanh ghi DX: Là ghi tạm thời cho phép nhân, chia nơi chứa địa cổng thao tác vào/ra với mode địa gián tiếp Địa vật lý – địa logic Mặt khác, BVXL 8086/88 có 20 bits địa cho phép địa hóa tối đa 220 tương đương 1MB ô nhớ, ghi bên BVXL 16 bits có hai phương pháp xác định địa chỉ: Địa vật lý: Đây địa biểu diễn số 20 bits cho phép biểu diễn xác vị trí nhớ tổng số 220 nhớ mà BVXL có khả địa hóa Ví dụ địa 275BA H hay 90000 H Địa vật lý sử dụng mạch giải mã để xác định ô nhớ hay cổng vào/ra trao đổi số liệu với BVXL Địa logic: Các ghi BVXL có độ dài 16 bits nên khơng thể biểu diễn địa 20 bits Vì vậy, để biểu diễn địa 20 bits người ta sử dụng ghi đoạn nằm thành phần đơn vị giao tiếp (BUI) kết hợp với ghi trỏ số đơn vị thực (EU) theo quy tắc sau: Thanh ghi đoạn Thanh ghi trỏ số, trỏ lệnh (độ lệch – offset) CS IP DS BX, SI, DI SS SP ES DI, BP Khi địa 20 bits biểu diễn sau: Thao tác Nhận lệnh Dữ liệu Ngăn xếp Nơi gửi tới CS : IP, DS:BX, SS:SP v.v cách viết gọi địa logic Từ địa logic người ta xác định địa vật lý cách: Dịch trái ghi đoạn bits cộng số học với giá trị ghi độ lệch giữ nguyên Ví dụ: Giá trị ghi đoạn DS = 22B8 H Giá trị ghi độ lệch SI = 7820 H Địa logic biểu diễn: DS:SI (22B8:7820) Ta xác định địa vật lý sau: Địa đoạn 22B8 Dịch trái bits 2 B Địa offset 7820 Giữ nguyên Địa vật lý 20 bits A A Việc dịch trái ghi đoạn bits tương đương với việc nhân giá trị ghi đoạn với 10H (16 D) Biểu diễn địa logic cho phép chia khơng gian nhớ máy tính thành 16 đoạn có số thứ tự từ H- F H (tương đương với bits cao địa 20 bits thay đổi từ 0000 B – 1111 B) Với cách tính địa vật lý từ địa logic ta thấy với địa vật lý có nhiều địa logic (nếu tăng giá trị ghi đoạn lên đơn vị hexa giảm giá trị ghi độ lệch 10 đơn vị hexa ngược lại giá trị địa vật lý không thay đổi) Giá trị lớn ghi độ lệch FFFF H (216 giá trị) lần thay đổi (24 giá trị) với địa vật lý ta có tối đa 216:24 = 212 giá trị địa logic Trường hợp địa vật lý 00000 H ta có địa logic mà Cấu trúc đường ống BVXL Với cấu trúc hàng đợi lệnh BVXL 8086/88 ta thấy EU thực lệnh, lệnh thực (có địa CS:IP) nạp vào hàng đợi lệnh Cấu trúc cho phép trình đọc nhớ thực đồng thời với trình xử lý lệnh Xuất phát từ ý tưởng đó, ta thấy: chia q trình thực lệnh thành nhiều giai đoạn, cấu trúc hàng đợi lệnh cho phép thực đồng thời giai đoạn khác lệnh Đó chất cấu trúc đường ống Giả sử lệnh máy chia thành giai đoạn: Đọc lệnh (IF: Intruction Fetch) Giải mã lệnh (ID: Intruction Decode) Thi hành lệnh (EX: Execute) Thâm nhập nhớ nhảy (MEM: Memory access) Lưu trữ kết (RS: Result Storing) Mỗi giai đoạn thực hay nhiều xung Clock Chuỗi lệnh Chu kỳ xung đồng hồ Lệnh thứ i Lệnh thứ i+1 Lệnh thứ i+2 Lệnh thứ i+3 Lệnh thứ i+4 IF ID EX MEM RS IF ID EX MEM IF ID EX MEM RS IF ID EX MEM RS IF ID EX MEM RS RS Trong tiến trình ta thấy chu kỳ xung clock nhiều giai đoạn khác lệnh thực đồng thời phần tử khác BVXL Với lệnh nhau, khơng có cấu trúc đường cần đến 45 chu kỳ để thực Nhưng lệnh thực chu kỳ BVXL có cấu trúc đường ống ưu điểm bật cấu trúc đường ống Cấu trúc đường ống khời đầu cho cấu trúc vô hướng, siêu vô hướng, phân luồng siêu phân luồng BVXL tiên tiến Intel CHƯƠNG 2: BỘ NHỚ VÀ HỆ THỐNG BUS Bộ nhớ máy tính Bộ nhớ máy tính nơi chứa chương trình điều hành hoạt động máy tính mức độ sở (ROM BIOS) môi trường làm việc cho Hệ điều hành chương trình ứng dụng máy tính (RAM) Căn vào đặc điểm làm việc nhớ theo nguyên lý Vonneumann có hai loại nhớ: Bộ nhớ vĩnh cửu (ROM) loại nhớ mà thơng tin ghi khơng bị cắt nguồn làm việc máy tính Do đó, chương trình điều hành hoạt động máy ghi vào nhớ người ta thường gọi ROM BIOS (Rom Base Input-Output System) Bộ nhớ làm việc (RAM) Khác với nhớ ROM, thông tin ghi nhớ RAM bị ta cắt nguồn làm việc hay khởi động lại máy tính Bộ nhớ RAM mơi trường làm việc HĐH chương trình ứng dụng, để làm việc hiệu máy tính cần có nhớ RAM dung lượng lớn Để có nhớ RAM dung lượng lớn, giá thành hạ người ta sử dụng nhớ RAM động, nhiên sử dụng tụ điện làm phần tử nhớ nên để tránh việc bị thơng tin tượng tụ điện tự phóng điện phải có q trình nạp lại điện áp cho tụ điện gọi trình “làm tươi” nhớ RAM động, trình làm giảm tốc độ làm việc nhớ RAM động Bộ nhớ máy tính tổ hợp từ vi mạch nhớ có dung lượng tính đơn vị Byte, dung lượng vi mạch nhớ tính đơn vị bit Bộ nhớ máy tính kết nối với CPU thông qua hệ thống BUS gồm tín hiệu sau: Các tín hiệu địa Bộ nhớ/ Vi mạch nhớ tín hiệu ghi/đọc Các tín hiệu số liệu Cho phép mở thiết bị Số lượng tín hiệu địa có nhớ máy tính biểu diễn dung lượng nhớ máy tính (Nếu nhớ máy tính có k bits địa dung lượng nhớ 2k ô nhớ) nhớ nhớ máy tính có chiều dài 1, 2, 4, 16 Byte số liệu Khi dung lượng nhớ máy tính 2k * (2,4,8,16) Byte Số lượng tín hiệu địa có vi mạch nhớ biểu diễn dung lượng vi mạch nhớ (Nếu vi mạch nhớ n bits địa dung lượng vi mạch nhớ 2n ô nhớ) ô nhớ vi mạch nhớ có chiều dài 1, 2, 4, bits số liệu Khi người ta nói dung lượng vi mạch nhớ xác định 2n * 1(2,4,8) bit Tổ hợp nhiều vi mạch nhớ tạo nên nhớ máy tính, tùy theo số chân số liệu vi mạch nhớ, người ta phải lắp song song vi mạch nhớ với để đảm bảo lần CPU truy cập nhớ 1, 2, 4, hay 16 Byte số liệu ghi đọc Khi thực truy cập nhớ, thời điểm CPU đọc hay ghi ô nhớ để xác định ô nhớ thực trao đổi số liệu với CPU người ta phải thực giải mã nhớ Trước tiên mạch giải mã nhớ để xác định xem vi mạch nhớ chưa ô nhớ trao đổi số liệu với CPU sau giải mã nội vi mạch nhớ để xác định ô nhớ trao đổi số liệu với CPU Bộ nhớ máy tính có k bits địa (máy tính có 2k nhớ), vi mạch nhớ để tổ hợp nên nhớ có n bits địa (tùy theo số chân số liệu mà vi mạch nhớ có ta ghép song song vi mạch nhớ với đảm bảo lần truy cập 1, 2, 4, Byte số liệu ghi hay đọc) tạo 2n ô nhớ (n < k), trình giải mã chọn nhớ tiến hành sau: Nếu (k - n = m) m dây địa phần cao nối đến mạch giải mã: A k 1 A k 2 A k 3 A n n dây địa phần thấp nối đến n chân địa vi mạch nhớ: A n 1 A n2 A n3 A1 A Với m tín hiệu địa đầu vào, mạch giải mã có 2m đầu dùng để chọn tối đa 2m vi mạch nhớ tương ứng với 2m tổ hợp tín hiệu địa A k 1 A k 2 A k 3 A n Tại vi mạch nhớ, với n tín hiệu địa có 2n nhớ vi mạch Với tổ hợp địa A n 1 A n2 A n3 A1 A mạch giải mã vi mạch nhớ có 2n đầu ra, đầu tương ứng với ô nhớ Cách tổ chức cho phép chọn xác nhớ tổng số 2k nhớ máy tính thực trao đổi số liệu với CPU Trên máy tính đại có dung lượng nhớ RAM lớn, người ta thường tổ chức nhớ RAM máy tính từ Modul, modul RAM tập hợp nhiều vi mạch nhớ Khi phương pháp giải mã để xác định ô nhớ trao đổi số liệu với CPU thực theo nguyên tắc Các modul nhớ RAM máy tính chia thành loại sau: SIMM RAM: DIMM RAM: SD RAM DDR RAM RD RAM (RAM BUS) Máy tính IBM PC XT xây dựng BVXL 8086/88 có 20 chân địa dung lượng nhớ máy tính 220 nhớ có địa từ 00000 h đến FFFFF h phân chia sau: FFFFF FE000 FDFFF K BIOS 32 K Chương trình dịch BASIC F6000 F5FFF F4000 F3FFF CA000 C9FFF C8000 C7FFF C0000 BFFFF 8K Dành cho User 18 K ROM mở rộng K ROM điều khiển đĩa 32 K ROM mở rộng 128 K Video RAM A0000 9FFFF Dành cho hệ điều hành 00600 005FF 00500 004FF 00400 003FFF 000000 Dành cho DOS BASIC chứa tham số tạm thời Vùng liệu tạm thời BIOS Bảng vector ngắt Khi khởi động máy tính, nhớ ROM BIOS phải khởi tạo trạng thái ghi khởi động máy tính sau: CPU Nội dung CS FFFF DS 0000 SS 0000 ES 0000 IP 0000 Cờ Xóa Hàng đợi Trống Lệnh đọc từ ô nhớ có địa CS:IP FFFF:0000 tương ứng với địa vật lý FFFF0 h Đó lý ROM BIOS lại đặt vùng cao khơng gian nhớ máy tính Vùng nhớ tiêu chuẩn máy tính có dung lượng MB có địa từ 00000 h đến FFFFF h chia thành loại: Bộ nhớ quy ước có địa từ 00000h đến 9FFFFh có dung lượng 640KB, vùng nhớ RAM dùng để chứa tham số HĐH, tham số cấu hình máy (như đồ nhớ máy tính), phần lớn nhớ quy ước dùng làm mơi trường cho chương trình ứng dụng hoạt động Bộ nhớ có địa từ A0000h đến FFFFFh chia thành phần: nhớ video RAM có dung lượng 128 KB từ địa A0000h đến BFFFFh Bộ nhớ ROM có dung lượng 256 KB từ địa C0000h đến FFFFFh vùng nhớ ROM BIOS nằm vùng có địa cao nhất, lý mà khởi động máy tính giá trị ghi CS IP phải FFFF:0000 để đến ô nhớ có địa vật lý FFFF0h Thực tế máy tính chạy chương trình ứng dụng lớn dung lượng nhớ RAM vùng nhớ quy ước khơng đủ để đáp ứng địi hỏi chương trình, mặt khác VXL từ 80286 trở đi, cấu trúc BVXL có nhiều 20 đường địa cho phép địa hóa khơng gian nhớ nhiều MB theo quy định Để đảm bảo có nhớ RAM lớn 1MB theo yêu cầu chương trình ứng dụng người ta cần phải có tiêu chuẩn cho phép HĐH quản lý khơng gian nhớ Trên sở người ta đưa hình thức để quản lý nhớ nằm ngồi khơng gian tiêu chuẩn Bộ nhớ phát triển nhớ nằm ngồi khơng gian MB tiêu chuẩn, để quản lý nhớ HĐH dùng segment nhớ có địa từ E0000h đến EFFFFh làm cửa sổ cho phép truy cập đến vùng nhớ này, chương trình có tên EMS.EXE HĐH sử dụng phép quản lý vùng nhớ Trên máy tính IBM PC cho phép có cơng LPT cổng LPT1, LPT2, LPT3 LPT4 Khi khởi động máy tính Hệ điều hành kiểm tra trạng thái cổng LPT lưu địa cổng vào nhớ có địa 00408 – 004f Vào nối tiếp Vào nối tiếp với lệnh IN hay OUT bits số liệu truyền mà thơi Truyền nối tiếp có tốc độ chậm so với truyền song song truyền với khoảng cách xa số lượng dây dẫn nhiều dễ triển khai, giá thành hạ nên máy tính sử dụng đồng thời hai phương pháp truyền song song truyền nối tiếp cho ứng dụng khác truyền số liệu Trong truyền số liệu thường có hai giao thức truyền đồng truyền không đồng Ở truyền đồng bộ, máy thu máy phát làm việc với dao động chủ lần truyền người ta thực truyền khối số liệu có dung lượng đến hàng chục KB Ở truyền không đồng bộ, máy thu máy phát làm việc với nguồn dao động chủ khác lần truyền số liệu người ta truyền byte Thủ tục lần truyền bao gồm: Tín hiệu khởi động (start), khối số liệu (data), tín hiệu kiểm tra chẵn, lẻ (parity), tín hiệu kết thúc (stop) Thủ tục thiết lập giống máy thu máy phát gọi định khung truyền số liệu Theo phát triển công nghệ truyền số liệu, người ta phân hình thức truyền: đơn cơng, bán song cơng song công (Tham khảo thêm tài liệu) Các thiết bị truyền thông truyền số liệu phân biệt thành: Thiết bị đầu cuối (Data Tecminal Equipmet - DTE) nguồn đích số liệu, ví dụ máy tính, máy điện thoại, máy fax.v.v Thiết bị truyền số liệu (Data Comunication Equipment – DCE) ®Ĩ chØ thiết bị truyền thông, ví dụ nh modem - chịu trách nhiệm truyền d liệu Truyn s liu ni tiếp máy tính theo tiêu chuẩn RS232 Chuẩn RS 232 cho truyền thông nối tiếp đưa Mỹ từ năm 1961, cho đời PC, IBM sử dụng chuẩn cho truyền thông nối tiếp IBM PC, RS 232 gồm tín hiệu sau: TxD (Transmitted Data)-dữ liệu phát RxD (Received Data)- liệu thu DTR (data terminal ready) - thiết bị đầu cuối sẵn sàng DSR (data set ready) - liệu sẵn sàng RTS (request to send) - yêu cầu gửi liƯu CTS (clear to send) - tÝn hiƯu th«ng DCD (data carrier detect) - dò sóng mang liệu RI (ring indicator) - thị chuông Cỏc tớn hiu trờn đảm bảo đảm bảo cho RS 232 truyền số liệu nối tiếp giữa: DTE với DTE – Nối trực tiếp máy tính với nhau, TDE với DCE – Nối máy tính với modem, DCE với DCE – Nối hai modem với Vì chuẩn đời trước máy tính nên RS 232 quy định mức tín hiệu “0” “1” sau: Møc tương øng tõ -3V đến -25V, mức tng ứng từ +3V đến +25V, từ -3V đến +3V không xác định Trong đó, máy tính sử dụng điện áp tương thích với mức TTL quy định mức tương ứng với + 5V, mức tương ứng với GND Chính nối ghép máy tính với RS 232 cần phải có chuyển đổi mức điện áp từ TTL sang RS 232 ngược lại Người ta sử dụng vi mạch chuyển đổi sau: RS 232 1488 Out CPU UART Chip (TTL) In 1489 GND GND Modem Để chuyển đổi từ mức TTL sang RS 232 (ở mạch phát) người ta sử dụng vi mạch 1488 Để chuyển đổi từ mức RS 232 sáng TTL (ở mạch thu) người ta sử dụng vi mạch 1489 Trên máy tính IBM PC, giao diện RS232 cịn gọi cổng COM, thường máy tính có cổng COM đánh số thứ tự COM1, COM2, COM3, COM4 Khi khởi động máy tính Hệ điều hành kiểm tra có mặt cổng COM lưu địa cổng vào vùng nhớ có địa 00400 - 00407 Nối ghép DTE với DTE DTE với DCE đươc biểu diễn hình vẽ đây: DTE DCE TxD DTE DTE TxD 2 2 RxD RxD 3 GND GN Vi mạch lập trình vào/ra nối tiếp 8250 Vi mạch 8250 vi mạch lập trình có chức truyền nhận số liệu nối tiếp cổng COM theo chuẩn RS 232 máy tính IBM PC Vi mạch 8250 có chân số liệu D0 – D7 nối đến chân D0 - D7 tương ứng bus số liệu cho phép lập trình cho vi mạch Có chân địa A2A1A0 nối trực tiếp từ bus địa đến vi mạch cho phép lựa chọn ghi bên vi mạch TT A2 A1 A0 Tên ghi 0 Thanh ghi đệm số liệu thu lưu số liệu phát 0 Thangh ghi cho phép ngắt Thanh ghi nhận biết ngắt (chỉ đọc) 1 Thanh ghi điều khiển đường truyền 0 Thanh ghi điều khiển modem 1 Thanh ghi trạng thái 1 Thanh ghi trạng thái modem 1 Thanh ghi xóa (reset) Trên máy tính IBM PC cổng COM1 có địa giải mã từ 03f8h đến 03ffh Khi xét truyền nối tiếp DTE DTE cổng COM ta xét ghi đệm số liệu thu phát (03f8h), ghi điều khiển đường truyền (03fbh) ghi trạng thái đường truyền (03fdh) Xét việc truyền số liệu DTE DTE Khi cáp kết nối theo quy định hình vẽ trình bày Ta cần phải thiết lập máy thu phát tham số sau: - Định dạng số liệu truyền, - Tốc độ truyền Để thiết lập định dạng số liệu truyền ta lập trình vào ghi điều khiển đường truyền (03fbh) có bits định nghĩa sau: D7 D6 DLAB Break D5 D4 D3 Parity 0 0 1 D2 D1 D0 0 bits data bits data Stop bit bits data 1 bits data bit stop bit stop Không kiểm tra chẵn lẻ Kiểm tra lẻ Kiểm tra chẵn Ví dụ: để thiết lập chế độ truyền hai máy tính với theo định dạng sau: truyền mã ASCII (8 bits số liệu), bits stop, kiểm tra chẵn, ta phải ghi vào ghi điều khiển đường truyền giá trị 9Fh lệnh sau: MOV DX,03fbh ; Nạp địa ghi điều khiển đường truyền MOV AL,09Fh ; Định dạng truyền số liệu OUT DX, AL ; Nạp ghi điều khiển đường truyền Hay để thiết lập chế độ truyền máy tính với theo định dạng, bits số liệu, không kiểm tra chẵn lẻ, bit stop Khi ta phải ghi vào ghi điều khiển đường truyền giá trị 83h MOV DX,03fbh ; Nạp địa ghi điều khiển đường truyền MOV AL,83h ; Định dạng truyền số liệu OUT DX, AL ; Nạp ghi điều khiển đường truyền Để thiết lập tốc độ truyền số liệu ta cần phải đặt bit D7 ghi điều khiển đường truyền lên nạp vào ghi có địa 03f8h 03f9h số tính sau: Xin Số chia = Tc *16 Ví dụ: Xác định số chia ghi vào ghi LSB MSB để có tốc độ truyền 300 bps với tần số a vào chân Xin = 1,8432 Mhz: 1,8432*106 384 = - = 180h = 300*16 Lập trình : mov al,80h ; đặt DLAB = mov dx, 3fbh ; địa ghi điều khiển ngtruyền out dx, al ; đặt DLAB = mov ax, 180 ; tèc ®é trun la 300 bps mov dx, 3f8h ; địa phần thấp chia out dx,al ; nạp phần thấp số chia mov al, ah ; chun phÇn cao sè chia sang al inc dx ; địa phần cao số chia ; gửi số chia out dx, al ; nạp phần cao số chia Để truyền nhận số liệu cần phải hỏi trạng thái ghi trạng thái đường truyền, phép lúc ta nhận truyền số liệu Thanh ghi trạng thái đường truyền có địa 03fdh có bits định nghĩa sau: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TEMT THRE BI PE PE OE DR =1 sẵn sàng nhận số liệu 1= Thanh ghi lưu giữ ghi dịch phát rỗng 1= Thanh ghi lưu giá trị phát rỗng =1 lỗi tràn số liệu =1 lỗi chẵn lẻ =1 lỗi định dạng khung =1 có ngắt Như ta nhận số liệu mà bit Do ghi trạng thái đường truyền có mức logic 1, đoạn chương trình kiểm tra trạng thái đường truyền cho phép nhận số liệu sau: STATUS: MOV DX, 03fdh ; Thanh ghi trạng thái đường truyền IN AL, DX : đọc ghi trạng thái đường truyền AND AL, 01 CMP AL,01 ; kiểm tra bit D0 có mức logic “1” JNE STATUS ; chưa kiểm tra tiếp RECEIVER: MOV DX, 03F8h ; nhận bit D0 có mức logic “1” IN AL, DX Ta thực hiên truyền số liệu mà D6 D5 ghi trang thái đường truyền có mức logic “1” STATUS: MOV DX, 03fdh ; Thanh ghi trạng thái đường truyền IN AL, DX : đọc ghi trạng thái đường truyền AND AL, 60h CMP AL,60 ; kiểm tra bit D6D5 có mức logic “1” JNE STATUS ; chưa kiểm tra tiếp TRANSMISSION: MOV DX, 03F8h ; truyền bit D6D5 có mức logic “1” OUT DX, AL Màn hình Card điều khiển hình Màn hình thiết bị cho phép hiển thị kết chương trình giúp cho giao tiếp người – máy trực tiếp Card điều khiển hình thực tế hệ vi xử lý nối ghép với máy tính theo số chuẩn: CGA, EGA, VGA SVGA Khi cần đưa thơng tin lên hình BVXL máy tính đưa thơng tin vào vùng nhớ video RAM (A0000h – BFFFFh) BVXL card điều khiển hình lấy thơng tin đó, biến đổi đưa hình Một số khái niệm cần phải nắm được: - Điểm ảnh (Picxel), - Độ phân giải (resolution), - Khoảng cách điểm ảnh (dot pich) Màn hình card điều khiển hình có chế độ làm việc Chế độ Text (văn bản) Chế độ graphic (đồ họa) Trong chế độ văn bản, mục đích hiển thị chữ Latinh lên hình, ma trận điểm ảnh dùng để hiển thị chữ latinh mã hóa gọi mã ASCII, ma trận điểm ảnh 9*14 8*14 tùy theo độ phân giải hình Người ta tính số chữ la tinh (ký tự) hình gọi độ phân giải Ở chế độ văn có độ phân giải thường 80*25 (2000 ký tự hình) 40*25 (1000 ký tự hình) Số ký tự hình có số thứ tự tính từ trái qua phải từ xuống ký tự hình cần có thơng tin sau: Vị trí hình (số thứ tự), Ký tự mà cần hiển thị, Màu sắc, độ sáng ký tự hiển thị Để xác định vị trí ký tự người ta biểu diễn thơng qua vị trí theo hàng cột hình Ví dụ ký tự biểu diễn hàng 12 cột 30 có số thứ tự (12*80) + 30 Máy tính dùng ghi dl để biểu diễn vị trí cột ghi dh để biểu diễn vị trí hàng ký tự Nội dung ký tự cần hiển thị mã ASCII nó, số bits, máy tính sử dụng byte vùng nhớ video RAM để lưu giá trị Màu sắc, độ sáng ký tự biểu diễn byte gọi byte thuộc tính định nghĩa sau: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 B R G B I R G B Nền Màu chữ B B = 0: Không nhấp nháy; I = 0: Độ sáng thường Byte thuộc tính chÕ ®é TEXT Xem nội dung byte thuộc tính tài liệu Như vậy, với ký tự cần hiển thị hình cần byte thơng tin nó: Byte chứa mã ASCII ký tự byte thuộc tính Với hình có độ phân giải 2000 ký tự cần 4000 byte để biểu diễn cho hình Do chế độ văn người ta thường dùng nhớ video RAM địa B8000h Khi nội dung ô nhớ nhớ video RAM có nội dung sau: B800:0000 B800:0001 B800:0002 B800:0003 B8000 B8001 B8002 B8003 Ký tù cđa hµng cét Thc tÝnh cđa ký tù ë hµng cét Ký tù cđa hµng cét Thc tÝnh cđa ký tù ë hµng cét B800: 07CE B800: 07CF B87CE B87CF Ký tù hµng 25 cét 80 Thuéc tÝnh cđa ký tù ë hµng 25 cét 80 Căn quy luật trên, người ta rút quy luật: byte chẵn chứa mã ASCII ký tự, byte lẻ chứa thuộc tính ký tự Màn hình CGA có chế độ làm việc (từ – 7) Chế độ 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H §iĨm ¶nh Ký tù 320 * 350 320 * 350 640 * 350 640 * 350 320 * 200 320 * 200 640 * 200 720 * 200 40 * 25 40 * 25 80 * 25 40 * 25 40 * 25 40 * 25 80 * 25 80 * 25 Hép ký tù * 14 * 14 * 14 * 14 8*8 8*8 8*8 * 14 Chế độ Văn Văn Văn Văn Đồ họa Đồ họa Đồ họa Văn Sè mµu 16 16 16 16 4 Trang ®Ưm 8 8 1 Đ/c đầu B8000H B8000H B8000H B8000H B8000H B8000H B8000H B0000H Trong chế độ 4, 5,6 chế độ đồ họa chế đọ lại chế độ văn Màn hình EGA có bổ sung thêm chế độ đồ họa 0D, 0E, 0F 10h: 0DH 0EH 0FH 10H 320 * 200 640 * 200 640 * 350 640 * 350 40 * 25 80 * 25 80 * 25 80 * 25 8*8 8*8 * 14 * 14 §å häa §å häa §å häa §å häa 16 16 16 2/4 1/2 A0000H A0000H A0000H A0000H Màn hình VGA có bổ sung thêm chế độ đồ họa 11h, 12h, v 13h: Ch 11H 12H 13H Điểm ảnh Ký tù 640 * 480 640 * 480 320 * 200 80 * 30 80 * 30 40 * 25 Hép ký tù * 16 * 16 8*8 ChÕ độ Đồ họa Đồ họa Đồ họa Số màu 16 256 Trang đệm 1 Đ/c đầu A0000H A0000H A0000H Lập trình chế độ văn bản: Để lập trình cho hình chế độ văn bản, dùng ngắt int 10h với giá trị khác AH để có chức khác Chi tiết xem tài liệu Int 10h với ah =00h; thiết lập chế độ - Giá trị AL chế độ hình Int 10h với ah=02h; dịch chuyển trỏ đến vị trí ghi dh dl Int 10h với ah =0eh; hiển thị hình ví trí trỏ ký tự có mã ASCII nằm AL Int 10h với ah=09h; hiển thị hình ví trí trỏ ký tự có mã ASCII nằm AL, thuộc tính nằm BL, CX số lần hiển thị Int 10h với ah=13h; hiển thị hình dãy ký tự v.v Chế độ đồ họa hình card hình Ở chế độ đồ họa, Card điều khiển hình điều khiển đến điểm sáng hình Thơng tin điểm sáng hình bao gồm: Vị trí điểm sáng hình Màu sắc độ sáng điểm sáng hình Do độ phân giải lớn nên lúc dùng ghi bits để biểu diễn vị trí ký tự, người ta dùng ghi DX để biểu diễn vị trí hàng ghi CX để biểu diễn vị trí cột ký tự Màu sắc điểm ảnh phụ thuộc vào số bit mã hóa màu, số bit mã hóa mãu lớn màu sắc rõ ràng chất lượng hình ảnh cao Nếu dùng n bits mã hóa mà ta có 2n màu Như chế độ đồ họa, với độ phân giải lớn số bit mã hóa màu lớn nên nhớ video RAM cần lớn, không gian 128 KB video RAM có địa từ A0000 h – BFFFFh khơng đủ để chứa thông tin số điểm ảnh màu sắc nó, mà nhớ video RAM Card hình bổ sung lớn từ 256 KB, 512KB, 1MB, 512 MB chí đến hàng GB Lập trình hình chế độ đồ họa: Người ta dùng ngắt int 10h với ah=0ch, Vị trí điểm ảnh biểu diễn nội dung DX (hàng) CX (cột) Màu sắc điểm ảnh biều diễn giá trị AL Xem thêm ví dụ vẽ đường thẳng, đường ngang, đường chéo hình Card tăng tốc đồ họa AGP Ở chế độ đồ họa, để biểu diễn trang hình có độ phân giải cao, màu sắc rõ nét cần dung lượng nhớ lớn Khi thực sử lý hình ảnh chuyển động giây cần phải đưa đên 30 trang lên hình, lượng thơng tin trao đổi máy tính Card điều khiển hình lớn (dải thơng địi hỏi cao) Thực tế bus PCI máy tính khơng đủ dải thông để truyền lượng thông tin , người ta thiết kế giao diện truyền số liệu Card điều khiển hình CPU máy tính sở tốc độ truyền số liệu CPU RAM Card hình giao diện gọi card tăng tốc đồ họa AGP Xem thêm tài liệu Trên sở dải thông bus PCI 266MBps, người ta thiết kế Card AGP với tốc độ truyền: 2X = * 266MBps 4X = 4* 266MBps 8X = 8* 266MBps Ngoài việc tăng dải thơng, để tăng tốc độ truyền AGP cịn cải tiến giao thức truyền số liệu Hiện mà PCI dược nâng cấp PCI Exp có dải thơng đến 16X người ta khơng sử dụng AGP mà sử dụng chuẩn PCI Exp cho máy tính Giao diện đa – USB Trên máy tính cho phép có tối đa cổng COM cổng LPT nối tối đa ngoại vi đến máy tính Mặt khác tốc độ truyền cổng COM LPT hạn chế, khơng đảm bảo máy tính kết nối với thiết bị xử lý ảnh camera, scanner tốcđộ cao.v.v Xuất phát từ thực tế trên, để theo kịp công nghệ Machintosh (giao diện 1394) Intel đề xuất giao diện đa – USB cho phép nối nhiều ngoại vi có tốc độ truyền lớn Giao diện USB sử dụng giao thức IP (Internet Protocol) nên quản lý đến 127 ngoại vi nhờ sử dụng hub kết nối Về mặt truyền số liệu, USB sử dụng phương pháp truyền vi sai (dây truyền tín hiệu có dây D+ D- kết hợp với khuyếch đại vi sai đảm bảo truyền số liệu V+ với tốc độ cao U+ + D Ur D U- V- R R V+ VTín hiệu truyền hai dây tín hiêu U+ U- đưa vào hai chân D+ D- tương ứng khuyếch đại vi sai Với sơ đồ tín hiệu đầu Ura là: U V     V  if D  D if D  D Việc sử dụng khuyếch đại vi sai có ưu điểm với hai tín hiệu U+ U- xoắn với cho phép triệt tiêu nhiễu tác động lên đường truyền Nếu có nhiễu loạn Unh tác động lên đường truyền tín hiệu tác động đồng thời lên hai dây tín hiệu U+ U-, đó: Tín hiệu tác động lên đầu vào D+ D-: Khi truyền qua khuyếch đại vi sai:  D   U   U nh     D U  U nh     D   D   U   U nh  U   U nh  U   U  Rõ ràng tín hiệu nhiễu tác động lên đường truyền bị triệt tiêu truyền qua khuyếch đại vi sai USB cho phép máy tính nối nhiều thiết bị, với loại thiết bị khác cần có phương thức truyền số liệu phù hợp, có nhiều phương thức truyền số liệu giao thức USB Trun ®iỊu khiĨn Trun ngắt Truyền đồng cách biệt Truyền khối Xem thờm tài liệu Khi sử dụng cụ thể ngoại vi nào, chương trình điều khiển sử dụng giao thức phù hợp với ngoại vi Bàn phím máy tính Bàn phím máy tính thiết bị ngoại vi cho phép giao tiếp người máy giao tiếp trực tiếp Bộ điều khiển bàn phím hệ vi xử lý thực hiện: Nhận biết phím ấn (quét bàn phím) Gán cho phím ấn mã gọi mã bàn phím Truyền mã bàn phím sang máy tính để xứ lý Xem thêm chi tiết phần vừa nêu tài liệu Máy tính đọc mã quét bàn phím từ cổng A vi mạch 8255 MotherBoard với địa 60h Ta thấy phím ấn, cung cấp mã bàn phím, thực tế phím có đến mã ASCII (Ví dụ “A” có mã ASCII 41h, “a” có mã ASCII 61h) Để làm điều chương trình phục vụ ngắt bàn phím phải có thêm thơng tin byte trạng thái bàn phím Địa 0040:0017 lưu trữ byte trạng thái bàn phím thứ địa 0040:0018 lưu trữ byte trạng thái bàn phím thứ hai, Xem ý nghĩa bit ti liu Khi phím ấn chương trình phục vụ ngắt INT 09 nhận mà quét lưu vào vùng nhớ gọi đệm bàn phÝm thứ Giao tiếp bàn phím sử dụng ngắt để thực hiện, Ngắt cứng int 09h để nhận mã quét, gán mã ASCII cho mã quét cất mã phím mã ASCII vào đệm bàn phím thứ Ngắt mềm int 16h thực đọc mã phím mã ASCII từ đệm bàn phím thứ vào đệm bàn phím thứ Khi int 09h int 16h không kịp xử lý thông tin đệm dẫn đến tượng tràn đệm bàn phím thứ đệm bàn phím thứ Xem chi tiết cách nhận biết tràn đệm bàn phím tài liệu Lập trình bàn phím Để lập trình bàn phím, người ta thường dùng ngắt mềm int 16h, với bàn phím mở rộng Int 16h với ah =10h, Int 16h với ah =11h, Int 16h với ah = 12h Xem chi tiết tài liệu Ổ đĩa Ổ đĩa thiết bị nhớ ngồi dùng để lưu trữ thơng tin Hệ điều hành, chương trình ứng dụng kết chương trình ứng dụng Có phân chia đĩa thành: Đĩa mềm, - FDD Đĩa cứng – HDD Đĩa quang – CD ROM, DVD ROM Đĩa nhựa hình trịn có đường kính 3,5” hay 2,5” với FDD HDD phủ lớp xít sắt, q trình ghi đọc thơng tin lên đĩa từ tính đọc từ tính bề mặt đĩa Cả hai bề mặt đĩa sử dụng, mặt gọi mặt 0, mặt gọi mặt Trên mối mặt đĩa chia thành nhiều vòng tròn đồng tâm đánh số từ vào gọi rãnh hay track, số lượng track mặt đĩa phụ thuộc vào kiểu đĩa dung lượng đĩa Trên track lại chia thành nhiều cung nhỏ, cung đơn vị ghi thông tin nhỏ đĩa gọi sector, sector có khả ghi lượng thông tin định phụ thuộc vào loại đĩa Số lượng sector có track phụ thuộc vào loại đĩa dung lượng đĩa Khi thực ghi thông tin lên đĩa, Hệ điều hành ghi thông tin cất giữ dạng tập tin (file) lúc sử dụng đơn vị cấp phát dung lượng đĩa để ghi cho file gọi liên cung (cluster) cluster hay vài sector, số lượng sector cluster phụ thuộc vào dung lượng đĩa Hệ điều hành Để ghi thông tin lên đĩa cần phải có thủ tục gọi định dạng (format) đĩa, q trình format đĩa chia khơng gian lưu trữ thơng tin đĩa thành vùng: Bản ghi khởi động - Boot record, Bảng tìm kiếm file – FAT, Danh sách file có đĩa – Directory, Số liệu cất giữ đĩa – Data Cơ chế tìm kiếm file cất giữ đĩa thông qua bảng FAT Xem chi tiết tài liệu Bài tập lập trình Phần tập sử dụng chủ yếu kiến thức sau: Ngắt int 21h Ngắt int 10h Ngắt int 16h Lập trình cho cổng truyền thơng nối tiếp qua cổng COM Các ví dụ mà giáo viên đưa lớp học tập giao nhà ... lệnh nhau, khơng có cấu trúc đường cần đến 45 chu kỳ để thực Nhưng lệnh thực chu kỳ BVXL có cấu trúc đường ống ưu điểm bật cấu trúc đường ống Cấu trúc đường ống khời đầu cho cấu trúc vô hướng, siêu... có nhớ máy tính biểu diễn dung lượng nhớ máy tính (Nếu nhớ máy tính có k bits địa dung lượng nhớ 2k ô nhớ) ô nhớ nhớ máy tính có chiều dài 1, 2, 4, 16 Byte số liệu Khi dung lượng nhớ máy tính 2k... phép máy tính thực hay khơng thực chức ngắt, DMA, biểu diễn trạng thái máy tính hay mã hóa q trình thực lệnh máy tính Có tín hiệu điều khiển xuất phát từ CPU để điều khiển trình đọc/ghi máy tính: