BTL Nghiên cứu tìm hiểu về thế hệ vi xử lý AMD29000

Mục lục I. Giới thiệu tổng quan về VXL AM29000. 4 II. Đặc điểm. 6 1. Sơ đồ chân, chức năng các chân tín hiệu. 6 2. Sơ đồ khối, chức năng các khối. 11 Sơ đồ khối: 11 Chức năng các khối: 11 1. CPU: 11 2. Bộ nhớ lệnh: 12 3. Khối giao tiếp bus: 12 4. Bộ gia tốc chấm động: 12 5. ROM instruction: 12 6. Bộ nhớ dữ liệu(memory data): 12 3. Đặc điểm và chức năng các thanh ghi. 13 GeneralPurpose Registers 13 SpecialPurpose Registers 14 TLB Registers 16 4. Nguyên lý làm việc. 17 Nghiên cứu tìm hiểu về thế hệ vi xử lý AMD 29000 I. Giới thiệu tổng quan về VXL AM29000. Am29000 (hoặc 29k) là tên gọi chung của một họ vxl 32bit RISC(1) và vi điều khiển được phát triển và chế tạo bởi Advanced Micro Devices (AMD). Trong 1 khoảng thời gian, chip RISC là sản phẩm phổ biến nhất trên thị trường, được sử dụng rộng rãi trong các máy in laser. Đến cuối 1995, AMD giảm nhân sự của dòng chip 29k chuyển dần sang phát triển dòng sản phẩm cho máy tính doanh nghiệp. 29k được coi như là 1 phiên bản cải tiến từ Berkeley RISC, Sun SPARC và Intel i960, giống như các thiết kế SPARC(2) đã được giới thiệu trong thời gian ngắn sau đó, 29k có một tập hợp lớn các thanh ghi, mặc dù được giới thiệu trước SPARC nhưng nó ưu việt hơn. 29k có đến 64 thành ghi global còn SPARC chỉ có 8. Ngoài ra 29k còn cho phép các cửa sổ hoạt động tùy biến kích thước trên 128 thanh ghi của bộ nhớ Cache (cửa số có thể thay đổi kích thước từ 1128 thanh ghi). Ngoài ra 1 hình thức quản lý việc truy cập thanh ghi cũng được cung cấp. Tất cả thanh ghi đều được bảo vệ trong Block. Các tính năng này khiến cho 29k trở nên hữu ích với các ứng dụng dạng nhúng. Nó đã đạt danh hiệu “bộ vi xử lý RISC phổ biến

z TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CNTT-K9 BÀI TẬP LỚN Mơn: Kiến trúc máy tính Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD29000 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Hải Nhóm thực hiện: Nhóm Lớp: KTPM3-K9 BÀI TẬP LỚN Mơn: Kiến trúc máy tính Đề 25: Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD 29000 Nhóm Lớp KTPM3-K9 Thành viên tham gia thực hiện: Họ tên: MSV: Ngô Mạnh Cường 0941360240 Bùi Đức Dũng 0941360235 Lê Minh Hải 0941360197 Trần Văn Hiển 0941360162 Đào Văn Hùng 0941360446 Mục lục 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD 29000 I Giới thiệu tổng quan VXL AM29000 Am29000 (hoặc 29k) tên gọi chung họ vxl 32-bit RISC(1) vi điều khiển phát triển chế tạo Advanced Micro Devices (AMD) Trong khoảng thời gian, chip RISC sản phẩm phổ biến thị trường, sử dụng rộng rãi máy in laser Đến cuối 1995, AMD giảm nhân dòng chip 29k chuyển dần sang phát triển dòng sản phẩm cho máy tính doanh nghiệp 29k coi phiên cải tiến từ Berkeley RISC, Sun SPARC Intel i960, giống thiết kế SPARC (2) giới thiệu thời gian ngắn sau đó, 29k có tập hợp lớn ghi, giới thiệu trước SPARC ưu việt 29k có đến 64 thành ghi global cịn SPARC có Ngồi 29k cịn cho phép cửa sổ hoạt động tùy biến kích thước 128 ghi nhớ Cache (cửa số thay đổi kích thước từ 1-128 ghi) Ngồi hình thức quản lý việc truy cập ghi cung cấp Tất ghi bảo vệ Block Các tính khiến cho 29k trở nên hữu ích với ứng dụng dạng nhúng Nó đạt danh hiệu “bộ vi xử lý RISC phổ biến nhất” Loạt vxl 29k-32bit AMD tạo để cạnh tranh với Intel 80960 Motorola MC68020/030 Các vxl 29k phát hành vào năm 1988, tích hợp MMU(3) Các 29.005 phiên cắt giảm xuống Các dòng nâng cấp 29.030 29.035, bao gồm 8KB 4KB Cache lệnh tương ứng Bản nâng cấp 29.040 tích hợp FPU(4) thêm nhớ cache 4KB Phiên thức 29.050 có hiệu dấu chấm động tốt nhiều so với vi xử lý 29k trước Một số phần thiết kế 29.050 sử dụng làm sở xây dựng vxl K5-x86 AMD ngưng phát triển loạt vxl 29k hoàn toàn vào năm 1995 Điều phát triển vi xử lý K5 K6 Có số vấn đề với việc ngừng phát triển 29K sử dụng nhiều lĩnh vực nhiệm vụ quan trọng (ngành hàng không) Để tránh việc phải cung cấp hỗ trợ cho sản phẩm ngừng phát triển, AMD bán thiết kế 29.050 cho Honeywell, công ty tiếng hàng khơng vũ trụ quốc phịng 6 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD (1) RISC (viết tắt Reduced Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa) phương pháp thiết kế vi xử lý theo hướng đơn giản hóa tập lệnh, thời gian thực thi tất lệnh (2) (3) SPARC RISC phát triển hãng Sun Microsystem MMU (viết tắt Memory Management Unit -Đơn vị quản lý nhớ ) phần cứng phụ trách xử lý địa nằm CPU, tự động chuyển địa ảo sang địa vật lý (4) FPU (viết tắt Floating Point Unit) đơn vị tính tốn dấu phẩy động 7 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD II Đặc điểm Sơ đồ chân, chức chân tín hiệu - A0-A31: Bus địa (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Bus địa chuyển byte địa cho tất truy cập Khi bật chế độ truy cập liệu, chuyển địa cho truy cập - *BREQ: Bus yêu cầu (đầu vào, đồng bộ) Đầu vào cho phép máy chủ khác đưa định hoạt động xử lí - *BGRT: Bus cấp (đầu ra, đồng bộ) Các tín hiệu đầu đến xử lí ngồi hủy bỏ quyền kiểm soát để đáp ứng Bus yêu cầu (*BREQ) - *BINV: Bus sai (đầu ra, đồng bộ) Đầu ra Bus địa điều khiển khơng hợp lệ liên quan Nó xác định chu kì khơng làm việc - R/*W: Đọc/Viết (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Tín hiệu cho dù liệu chuyển từ vi xử lí vào hệ thống, từ thống để xử lí - SUP/*US: Giám sát/Chế độ sử dụng (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Đầu ra truy cập cho chế độ chương trình - *LOCK: Khóa (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Đầu cho phép triển khai kênh khác thiết bị khóa liên động Nó hoạt động với khoảng thời gian truy cập, hoạt động giai đoạn tăng thời gian sau điều khiển Bit khóa trạng thái vi xử lí hành Bộ xử lí khơng bỏ kênh (trong hồi đáp đến Bus yêu cầu) khóa hoạt động - MPGM0-MPGM1: MMU Programmable (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Các đầu đưa giá trị bit PGM dịch lối vào nhớ trung gian liên quan tới truy cập Nếu khơng có địa dịch để thực hiện, tín hiệu Low (thấp) - *PEN: Pipeline Enable (đầu vào, đồng bộ) 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Tín hiệu ho phép chương trình giúp đỡ truy cập đường ống (tức có đầu vào chốt cho địa điều khiển cần thiết) để tín hiệu có truy cập thứ hai bắt đầu truy cập thứ hoàn thành - I0-I31: Bus lệnh (đầu vào, đồng bộ) Các Bus lệnh chuyển hướng dẫn đến xử lí - *IREQT: Lệnh yêu cầu (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Tín hiệu u cầu lệnh truy cập Khi hoạt động, địa truy cập xuất Bus địa - IREQT: loại lệnh yêu cầu (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Tín hiệu quy định cụ thể địa lệnh yêu cầu, *IREQT (lệnh yêu cầu) hoạt động: 0: Lệnh truy cập nhớ liệu 1: Lệnh đọc-truy cập nhớ - *IRDY: lệnh tức thời (đầu vào, đồng bộ) Đầu vào lệnh Bus lệnh Bộ xử lí bỏ qua tín hiệu khơng có lệnh truy cập chưa giải - *IERR: Lệnh lỗi (đầu vào, đồng bộ) Đầu vào lỗi xảy lệnh truy cập thực Bộ xử lí bỏ qua thực Bus lệnh, truy cập có lỗi xảy xử lí cố gắng thực lệnh khơng hợp lệ Bộ xử lí bỏ qua tín hiệu khơng có lệnh truy cập chưa xử lí - *IBREQ: Yêu cầu lênh truyền hàng loạt (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Tín hiệu sử dụng thiết lập hàng loạt loạt lệnh truy cập lệnh yêu cầu chuyển loại lệnh truy cập Lệnh yêu cầu truyền hàng loạt (*IBREQ) hoạt động nhiên Bus địa phải sử dụng truy cập liệu - *IBACK: lệnh công nhận hàng loạt (đầu vào, đồng bộ) Đầu vào hoạt động loại lệnh truy cập hàng loạt tạo thành Nó hoạt động nhiên khơng có lệnh thực truy cập - *PIA: lệnh truy cập đường ống (3 trạng thái đầu vào, đồng bộ) Nếu *IREQ không hoạt động, đầu ra lệnh yêu cầu đường ống với khác, tiến trình, lệnh truy cập Truy cập khơng thể hồn thành truy cập hoàn thành - D0-D31: Bus liệu (định hướng, đồng bộ) 10 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Bus liệu chuyển liệu đến từ xử lí, tải lưu trữ hoạt động - DREQ: Yêu cầu liệu (3 đầu ra, đồng bộ) Chỉ dẫn yêu cầu truy cập liệu Khi hoạt động, địa truy cập xuất Bus địa - DREQT0-DREQT1: loại yêu cầu liệu (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Các tín hiệu xác định địa không gian truy cập liệu (không quan tâm giá trị “x”) DREOT1 DREOT0 0 1 X - Ý nghĩa Lệnh/truy cập liệu nhớ Lệnh vào/ra chuyển coprocessor DRDY: Dữ liệu tức thời (đầu vào, đồng bộ) Khi tải, đầu vào liệu có hiệu lực Bus liệu Khi tải, truy cập hồn thành Bộ xử lí bỏ qua tín hiệu khơng có truy cập liệu thưc - *DERR: lỗi liệu (đầu vào, đồng bộ) Đầu vào nỗi xảy truy cập liệu thưc Khi tải, xử lí bỏ qua nội dung Bus liệu Khi lưu trữ, truy cập bị chấm dứt - *DBREQ: Yêu cầu liệu hàng loạt (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) *Tín hiệu sử dụng để thiết lập chế độ truy cập liệu hàng loạt yêu cầu truyền liệu chế độ truy cập liệu hàng loạt * DBREQ hoạt động Bus địa sử dụng cho lệnh truy cập - *DBACK: (đầu vào, đồng bộ) Đầu vào hoạt động chế độ truy cập liệu hàng loạt thực hoạt động khơng có truy cập liệu - *PDA: truy cập liệu đường ống (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) Nếu *DREQ không thực hiện, đầu ra truy cập liệu đường ống khác, tiến trình, truy cập liệu Việc truy cập khơng thể hồn thành truy cập hoàn tất - OPTO-OPT2: điều khiển tùy chọn (3 trạng thái đầu ra, đồng bộ) *CDA: Coprocessor Data Accept (đầu vào, đồng bộ) 11 29000 - Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD *WARN : cảnh báo (đầu vào, đồng bộ) *INTRO-*INTR3: Yêu cầu ngắt (đầu vào, đồng bộ) TRAPO-TRAP1: yêu cầu bẫy STATO-STAT2: trạng thái CPU (đầu ra, đồng bộ) STAT2 0 0 1 1 - STAT1 0 1 0 1 STAT0 1 1 Điều kiện Dừng chế độ bước Chế độ đường ống Tải kiểm tra chế độ hướng dẫn Chế độ chờ Trở gián đoạn Lấy gián đoạn trở bẫy Tìm nạp lệnh không Chế độ chạy CNTLO-CNTL1: điều khiển CPU (đầu vào, không đông bộ) CLTL0 CLTL1 Chế độ 0 Tải lệnh kiểm tra Dừng Bước 1 Bình thường - *RESET: (đầu vào, không đồng bộ) Đầu vào đưa xử lí vào chế độ RESET - *TEST: chế độ kiểm tra (đầu vào, không đồng bộ) Khi đầu vào hoạt động, xử lí chế độ kiểm tra - MSERR: lỗi chủ (đầu ra, đồng bộ) Đầu cho biết kết so sánh xử lí đầu với tín hiệu khác cung cấp cho trình điều khiển Nếu có khác nhau, dịng “asserted” (khẳng định) - SYSCLK: hệ thống đồng hồ Đây hai đầu ra, đầu vào từ đồng hồ ngồi xử lí tần số hoạt động - INCICK: đồng hồ đầu vào (đầu vào) Khi xử lí tạo đồng hồ cho chương trình, đầu dao động đến xử lí, xử lí tần số hoạt động Trong chương trình, nơi đồng hồ khơng thiết lập xử lí, tín hiệu phải High Low (Cao Thấp) 12 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Sơ đồ khối, chức khối Sơ đồ khối: Vi xử lý AM29k bao gồm khối chính: Khối gia tốc chấm động Am29027, khối lệnh ROM, khối nhớ lệnh, khối nhớ liệu, khối giao tiếp bus, khối xử lý trung tâm CPU Am29000 Chức khối: CPU: Chức CPU xử lý chương trình kiện CPU có nhiều kiểu dáng khác Ở hình thức đơn giản nhất, CPU chip với vài chục chân Phức tạp hơn, CPU ráp sẵn mạch với hàng trăm chip khác CPU mạch xử lý liệu theo chương trình thiết lập trước Nó mạch tích hợp phức tạp gồm hàng triệu transitor bảng mạch nhỏ 13 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD CPU bao gồm: khối điều khiển (control unit), khối tính tốn (Arithmetic Logic Unit) ghi (Registers) - Khối điều khiển thành phần CPU có nhiệm vụ thơng dịch lệnh chương trình điều khiển hoạt động xử lí, điều tiết xác xung nhịp đồng hồ hệ thống Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dùng để đồng thao tác xử lí ngồi CPU theo khoảng thời gian không đổi Khoảng thời gian chờ hai xung gọi chu kì xung nhịp Tốc độ theo xung nhịp hệ thống tạo xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính triệu đơn vị giây - Khối tính tốn có chức thực phép tốn số học logic sau trả lại kết cho ghi nhớ - Các ghi nhớ có dung lượng nhỏ tốc độ truy cập cao, nằm CPU, dùng để lưu trữ tạm thời tốn hạng, kết tính tốn, địa nhớ thơng tin điều khiển Mỗi ghi có chức cụ thể Thanh ghi quan trọng đếm chương trình (PC - Program Counter) đến lệnh thi hành Bộ nhớ lệnh: Được sử dụng để truyền liệu ghi nhớ, truyền địa cách hiệu quả, cho chương trình chuyển lệnh - Lệnh tải sử dụng để di chuyển liệu nhớ nhớ địa đăng ký - Lệnh lưu trữ sử dụng để di chuyển giá trị ghi vào nhớ Khối giao tiếp bus: Cung cấp tín hiệu địa chỉ, liệu điều khiển để truy cập nhớ vào Khối cho phép giao tiếp với đồng xử lý xử lý khác Bộ gia tốc chấm động: Thực chức số thực chẳng hạn phép cộng, phép nhân, logarit, hàm mũ, hàm lượng giác nhiều loại làm tròn số, phát lỗi Mỗi gia tốc chấm động thường có chức đồng xử lí CPU ROM instruction: Giúp lưu giữ mã chương trình điều hành liệu mặc định hệ thống từ vi xử lý Có đặc trưng đọc khơng chỉnh sửa Bộ nhớ liệu (memory data): Dùng để lưu trữ liệu chương trình, phục vụ trình xử lý CPU 14 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Đặc điểm chức ghi AMD29000 kết hợp loại ghi để truy câp thao tác là: general-purpose registers (thanh ghi thường), special-purpose registers (thanh ghi đặc biệt), Translation Look-Aside Buffer (TLB) registers (thanh ghi dịch sang bên) General-Purpose Registers Amd29000 có 192 ghi dành cho mục đích chung (khơng dành cho mục đích đặc biệt ln có sẵn dịng vxl amd29000 nào) Hầu hết tập lệnh vi xử lý tập lệnh địa Một tập lệnh xác định ghi số 192 ghi để thực tập lệnh Thơng thường ghi chứa nguồn thuật toán lệnh lại chứa kết lệnh 15 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD 192 ghi chia thành 64 ghi toàn cầu (Global Registers) 128 ghi địa phương (Local Registers) Global registers địa với số tuyệt đối, Local registers địa liên quan đến số Stack Point Để tăng tốc độ xử lý, phần trình biên dịch (complier) lưu vào local register, giá trị tạm thời, thương số hệ điều hành,… lưu global register Stack Point tương ứng với 32-bíts địa ảo đầy đủ cho thời gian chạy stack Các ghi chung dược truy cập cách gián tiếp, với ghi có giá trị xác định ghi đặc biệt khác Giá trị Global Registers xác định địa ghi Một lệnh xác định việc truy cập ghi cho tất nguồn toán hạng kết Các ghi chung chia thành phân đoạn với 16 ghi , nhằm mục đích bảo vệ chúng khỏi việc truy cập trái phép Thanh ghi bảo vệ phân đoạn truy cập chương trình thực với chế độ giám sát Việc cố gắng truy cập để đọc viết dẫn tới bẫy (gây lỗi) đặt sẵn phịng tránh kẻ gian ăn cắp thơng tin Special-Purpose Registers AMD29000 có 23 loại Special Registers Các ghi điều khiển cung cấp liệu cho cơng việc định Special Registers truy cập xử lý cách di chuyển data Bất kì Special Registers viết với nội dung General Registers General Registers viết với nội dung Special Registers Nhưng lại thao tác trực tiếp nội dung Special Registers Một số Special Registers bảo vệ nghiêm ngặt bạn truy cập chúng chế độ SuperVisor Bạn gặp phải hạn chế cố gắng truy cập để đọc ghi liệu ghi Việc sử dụng chương trình nhằm nỗ lực “hack” vào ghi khiến bạn gặp lỗi Các Special Registers có bảo vệ: Vector Area Base Address-xác định việc ngắt kết nối lỗi Vector Area 2) Old Processor Status-Store Current Processor Status (Bộ xử lý trang thái hành): Lặp lại hành động ngắt lỗi cho việc cố gắng tái truy cập trái phép 3) Current Processor Status-chứa thơng tin liên quan đến việc kiểm sốt chương trình chạy vơ hiệu hố chế độ ngắt chế độ SuperVisor 4) Configuration(Cấu hình)-Chứa thơng tin điều khiển mà thường hệ thống thay đổi thiết lập sẵn khởi động hệ thống 1) 16 29000 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Channel Address-Chứa địa truy cập từ bên ngồi lưu lại chúng truy cập không thành công Channel Address Register kết hợp với Data Control Register miêu tả bên cho phép tái truy cập từ địa bên phục vụ cho trường hợp việc truy cập thất bại đường truyền Channel Data-Chứa liệu liên quan đến hoạt động lưu lại liệu hoạt động thất bại Channel Control-Chứa thơng tin điều khiển hoạt động lưu lại hoạt động thất bại Register Bank Protect-Giới hạn việc truy cập chế độ người dùng nhóm 16 ghi Điều giúp cho Register Bank xử lý lúc nhiều tác vụ, bảo vệ thông số hệ thống lưu Global Registers khỏi việc đánh cắp liệu chế độ người dùng (User-Mode) Timer Counter-Hỗ trợ điều khiển với thời gian thực chức liên quan đến thời gian khác Timer Reload- Duy trì việc nạp lại, đồng Timer Counter Nó bao gồm việc điều khiển bit cho chương trình liên quan đến thời gian Program Counter O 1-Chứa địa chỉ, thông tin lệnh thực ngắt lỗi Các xử lý khởi động lại lệnh việc ngắt quãng hoàn tất Program Counter 2-Chứa địa lệnh hoàn thành việc ngắt/lỗi thực Các địa không tái thực thi q trình ngắt kết thúc, MMU Configuration (cấu hình MMU)-Cho phép nhiều lựa chọn từ quản lý nhớ (ví dụ quảng lý ký thước trang ) LRU Recommendation-Đơn giản hoá việc tải lại mục TLB (Translation Look-Aside Buffer) cách cung cấp thông tin lần sử dụng TLB gần TLB gặp lỗi Các Special Registers không bảo vệ: Indirect Pointer A, B C-Cho phép truy cập gián tiếp từ Global Registers Q-cung cấp thêm bit toán hạng phục vụ cho nhân chia ALU Status-Chứa thơng tin kết phép tính số học logic, kiểm soát hoạt động tập lệnh định 4) Byte Pointer-Chứa byte nửa byte Thanh ghi truy cập qua ghi ALU Status 5) Funnel Shift Count-Cung cấp thêm bit cho toán hạng dài (toán hạng double-word) ghi truy cập qua ghi ALU Status 6) Load/Store Count Remaining-Duy trì việc đếm số lượng nạp xét xem thiếu hay đủ để định nạp tiếp hay dừng Việc đếm số lượng nạp phải khởi tạo trước hoạt động bắt đầu Thanh ghi truy cập thơng qua ghi ALU Status 1) 2) 3) 17 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD TLB Registers Translation Look-Aside Buffer (TLB) danh mục đơn vị quản lý nhớ (Memory Management Unit) amd29000 truy cập với 128 ghi TLB Một TLB đơn có ghi TLB Do ghi TLB ghép nối trực tiếp Thanh ghi TLB truy cập cách di chuyển liệu Bất kì ghi TLB viết nội dung với ghi General ngược lại Nhưng lại không thực trực tiếp nội dung ghi TLB Thanh ghi TLB truy cập qua chế độ SuperVisor Áp dụng cho việc viết đọc Việc nỗ lực truy cập vào chúng từ chương trình chế độ người dùng gây lỗi 18 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Nguyên lý làm việc • Đơn vị xử lý trung tâm CPU: CPU có cấu tạo gồm có đơn vị xử lý số học lôgic (ALU), ghi, khối lôgic mạch giao tiếp Chức CPU tiến hành thao tác tính tốn xử lý, đưa tín hiệu địa chỉ, liệu điều khiển nhằm thực nhiệm vụ người lập trình đưa thơng qua lệnh (Instructions) • Bộ nhớ: Nhìn chung có hai loại nhớ nhớ chương trình nhớ liệu Bộ nhớ chương trình dùng để chứa mã chương trình hướng dẫn CPU thực nhiệm vụ Thơng thường nhớ chương trình loại nhớ “khơng bay hơi” (nonvolatile), nghĩa không bị nội dung chứa bên ngừng cung cấp nguồn ni Có thể kể số nhớ thuộc loại như: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash Bộ nhớ liệu nhớ dùng để chứa liệu (bao gồm tham số, biến tạm thời…) Tuỳ thuộc loại liệu mà nhớ loại loại “khơng bay hơi” “bay hơi” (mất liệu cắt nguồn nuôi) Loại “bay hơi” thường thấy nhớ SRAM • Cổng vào/ra song song: Đây đường tín hiệu nối với số chân IC dùng để giao tiếp với giới bên IC Giao tiếp đưa điện áp đọc vào giá trị điện áp chân cổng Các giá trị điện áp đưa hay đọc vào biểu diễn hai giá trị lôgic (0 1) Trong kỹ thuật vi xử lý, người ta thường dùng quy ước lôgic dương: giá trị lôgic ứng với mức điện áp thấp xấp xỉ 0VDC, giá trị lôgic ứng với mức điện áp cao xấp xỉ +5VDC Tùy loại vi xử lý mà “khoảng xấp xỉ” khác nhìn chung tương thích với mức lơgic TTL Mỗi cổng vào/ra song song thường gồm 08 đường vào/ra khác gọi cổng 08 bit Các đường tín hiệu vào/ra cổng thuộc cổng độc lập với Điều có nghĩa ta đưa hay đọc vào giá trị lôgic khác chân cổng (từng đường tín hiệu vào/ra) Một điều cần ý cổng vào/ra chúng tích hợp thêm (nói kiêm thêm) chức đặc biệt liên quan đến ngoại vi khác 19 29000 • Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Cổng vào/ra nối tiếp: Khác với cổng song song, với cổng nối tiếp bit liệu truyền đường tín hiệu thay truyền lúc đường tín hiệu khác Thơng thường việc truyền liệu cổng nối tiếp phải tuân theo chế, giao thức hay nguyên tắc định Có thể kể số giao thức SPI, I2C, SCI… Cổng nối tiếp có 02 kiểu truyền liệu chính: - Truyền đồng (synchronous): thiết bị truyền thiết bị nhận dùng chung xung nhịp (clock) - Truyền dị (asynchronous): thiết bị truyền thiết bị nhận sử dụng hai nguồn xung nhịp riêng Tuy nhiên hai nguồn xung nhịp không khác nhiều Xung nhịp yếu tố thiếu truyền liệu nối tiếp có vai trị xác định giá trị bit liệu (hay nói xác định thời điểm đọc mức lôgic đường truyền liệu) Cổng nối tiếp có tính sau: - Đơn cơng: thiết bị truyền nhận liệu - Bán song công: thiết bị truyền nhận liệu thời điểm làm hai việc Song cơng: thiết bị truyền nhận liệu đồng thời • Bộ đếm/Bộ định thời: Đây ngoại vi thiết kế để thực nhiệm vụ đơn giản: đếm xung nhịp Mỗi có thêm xung nhịp đầu vào đếm giá trị đếm tăng lên 01 đơn vị (trong chế độ đếm tiến/đếm lên) hay giảm 01 đơn vị (trong chế độ đếm lùi/đếm xuống) Xung nhịp đưa vào đếm hai loại: - Xung nhịp bên IC Đó xung nhịp tạo nhờ kết hợp mạch dao động bên IC linh kiện phụ bên ngồi nối với IC Ta ví “nhịp tim” để tồn phần cứng bên vi xử lý (bao gồm CPU ngoại vi) hoạt động Trong trường hợp sử dụng xung nhịp loại này, người ta gọi định thời (timers) Do xung nhịp bên loại thường đặn nên ta dùng để đếm thời gian cách xác - Xung nhịp bên ngồi IC Đó tín hiệu lôgic thay đổi liên tục 02 mức 0-1 không thiết phải đặn Trong trường hợp người ta gọi đếm 20 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD (counters) Ứng dụng phổ biến đếm đếm kiện bên đếm sản phầm chạy băng chuyền, đếm xe ra/vào kho bãi… Một khái niệm quan trọng cần phải nói đến kiện “tràn” (overflow) Nó hiểu kiện đếm đếm vượt giá trị tối đa mà biểu diễn quay trở giá trị Với đếm bit, giá trị tối đa 255 65535 với đếm 16 bit Ngồi phần cứng nêu cịn phải kể đến khối lôgic khác khối giao tiếp bus Khối có chức ghép nối bus bên chip chân đưa ngồi chip Mục đích việc đưa tín hiệu địa chỉ, liệu điều khiển nhằm mở rộng khả phối ghép thêm vi xử lý hợp IC Thơng thường số lượng đường tín hiệu giữ nguyên đưa chip, nhiên số trường hợp số lượng đường tín hiệu nhỏ số lượng thực bên (ví dụ trường hợp vi xử lý 8088, bus liệu bên 16 bit đưa ngồi có bit) Khi đưa ngồi, tín hiệu địa liệu ghép với (cùng sử dụng chung số chân đó) tách riêng (tín hiệu địa dùng số chân, tín hiệu liệu dùng số chân khác) Người ta thường “dồn kênh” (multiplex), tức ghép chức năng, bus địa bus liệu để giảm thiểu số chân cần thiết Trong trường hợp này, tín hiệu địa xuất trước, sau tín hiệu liệu tập hợp đường tín hiệu Để tách loại tín hiệu nhà sản xuất cung cấp cho người sử dụng đường tín hiệu điều khiển có tên tín hiệu chốt địa (thường ký hiệu ALE) Tín hiệu tích cực tín hiệu địa xuất khơng tích cực tín hiệu liệu xuất bus Các IC thích hợp với việc tách tín hiệu địa liệu IC thuộc họ 74xx373/374 74xx573/574 Một điều cần ý CPU AMD 29000 làm việc với tốc độ với tốc độ thông báo 1600 MT/s (800MHz) 200 MT/s (1000 MHz) Trong thực tế chúng làm việc với tốc độ 400 MT/s (200 MHz), 800 MT/s (400 MHz), 1,200 MT/s (600 MHz), 1,600 MT/s (800 MHz) 2,000 MT/s (1,000 MHz) -Dưới liệt kê số tốc độ : 200 MHz = 400 MT/s = 800 MB/s 400 MHz = 800 MT/s = 1,600 MB/s 600 MHz = 1,200 MT/s = 2,400 MB/s 800 MHz = 1,600 MT/s = 3,200 MB/s 1,000 MHz = 2,000 MT/s = 4,000 MB/s  ... tài: Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD29000 Giáo vi? ?n hướng dẫn: Nguyễn Thanh Hải Nhóm thực hiện: Nhóm Lớp: KTPM3-K9 BÀI TẬP LỚN Mơn: Kiến trúc máy tính Đề 25: Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý. .. trình chế độ người dùng gây lỗi 18 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Nguyên lý làm vi? ??c • Đơn vị xử lý trung tâm CPU: CPU có cấu tạo gồm có đơn vị xử lý số học lôgic (ALU), ghi, khối lôgic... 29000 Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý AMD 29000 I Giới thiệu tổng quan VXL AM29000 Am29000 (hoặc 29k) tên gọi chung họ vxl 32-bit RISC(1) vi điều khiển phát triển