BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH pot

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN TỬ o0o BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH • Giáo viên hướng dẫn: • Nhóm sv thực hiện: • 1 LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ Vi xử lý là một trong những thành tựu khoa học đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử về sự phát triển của ngành khoa học – công nghệ. Nó đã đóng góp hàng loạt các ứng dụng và sản phẩm vào đời sống thực tiễn của con người, trên hầu hết tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt trong nền công nghiệp hóa và hiện đại hóa của nước ta. Với những ưu điểm mà công nghệ Vi xử lý mang lại, chúng ta cần phải khai thác và phát triển nó rộng rãi hơn, để hiểu và sử dụng công nghệ này vào thực tiễn, nhóm em xin trình bày một vài ví dụ về lập trình cho xi xử lý và cách kết nối cơ bản của nó với các thiết bị ngoại vi. Một trong những thế hệ chíp thành công nhất của hãng phát triển Intel là bộ vi xử lý 16 bít được mang tên 8086. Nó đã mở đầu cho một thế hệ vi xử lý x86. 8086 có thể quản lý đươc 1MB bộ nhớ, với tốc đô xử lý lên tới 2,5 triệu lệnh trên một giây. Sau đây chúng em xin trình bày chi tiết các bước để mọi người có thể hiểu và lợi dụng những tính năng mà Vi xử lý 8086 mang lại. trong quá trình trình bày, có gì sai sót mong các thầy cô bỏ qua và góp ý để chúng em được hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo lần sau. .Chúng em xin chân thành cảm ơn! • Nhóm sv thực hiện: 2 Nhận xét và đóng góp ý kiến của giáo viên: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 3 …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Chúng em xin chân thành cảm ơn! 4 PHỤ LỤC: BỘ CÔNG THƯƠNG 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 PHỤ LỤC: 5 A. NỘI DUNG THỰC HIỆN 6 B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 I. CẤU TẠO VÀ TẬP LỆNH CỦA 8086 7 1.Sơ đồ khối của 8086 7 a.Khối thực hiện lệnh (EU) 7 b.Khối giao tiếp bus (BIU) 9 2.Sơ đồ chân của 8086 10 3.Các hàm ngắt và tập lệnh của 8086 10 a.Các hàm ngắt 21h của 8086 10 b.Tập lệnh của 8086 11 II. CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG IC 8255A 14 1.Sơ đồ chân và chức năng của mỗi chân 14 2. chế độ hoạt động 15 III.CẤU TẠO IC GIẢI MÃ 74273 17 Cấu tạo bên trong và chức năng các chân : 17 C. PHẦN BÀI TẬP 18 1.Ví dụ 1 18 a.Sơ đồ thuật toán 18 b.Code chương trình 18 2.Ví dụ 2 20 3. Ví dụ 3 22 a.Phân tích đề bài và cách chọn cách ghép nối 22 b.mạch ghép nối 24 24 c. Sơ đồ thuật toán 24 d. Code chương trình 24 D.KẾT LUẬN 25 5 A. NỘI DUNG THỰC HIỆN Xuất phát từ sự tìm hiểu và khai thác các ưu điểm và tính năng mà họ Vi xử lý 8086 mang laị, nhóm chúng em xin trình bày các ví dụ sau: 1. Viết chương trình thực hiện phép toán BX= 0 + 1 + 2 + + n. Với n là số hexa có hai chữ số được nhập vào từ bàn phím, sau đó hiển thị kết quả. 2. Xây dựng mạch giải mã địa chỉ cho bộ nhớ gồm các vi mạch nhớ được bố trí như sau: ROM(2K x 8 bit) F0000H (Địa chỉ đầu của ROM) Khoảng trống 14 Kb ROM(4K x 8 bit) ROM(4K x 8 bit) RAM(8K x 8 bit) RAM(32K x 8 bit) 3. Thiết kế mạch ghép nối giữa bộ vi xử lý 8086 và 8255 với các địa chỉ của cổng PA, PB, PC, thanh ghi điều khiển lần lượt là 20h, 22h, 24h, 26h. Viết chương trình để 8086 liên tục đọc các bit ở cổng PC cao (PC4, PC5, PC6, PC7) sao sau đó gửi ra PC thấp (PC0, PC1, PC2, PC3). Ghép 4 bit cao của PC với chuyển mạch giữa nguồn và mass để kiểm tra kết quả 6 B. CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. CẤU TẠO VÀ TẬP LỆNH CỦA 8086 1. Sơ đồ khối của 8086 - Bên trong bộ vi xử lý 8086 bao gồm 2 khối chính: + Khối thực hiện lệnh (EU- Execution Unit) là nơi giả mã và thi hành các lệnh + giao tiếp bus (BIU- Bus Interface Unit) có nhiệm vụ đẩm bảo việc trao đổi thông tin giữa 8086 với các linh kiện bên ngoài - Sau đây chúng ta sẽ tìm hiều cấu tạo bên trong của từng khối. a. Khối thực hiện lệnh (EU) Khối thực hiện lệnh (EU- Execution Unit) là nơi giả mã và thi hành các lệnh. EU bao gồm: - Bộ xử lý số học và logic(ALU - Arithmatic Logiccal Unit) là nơi thưc hiện các lệnh số học và lệnh logic. - Các thanh ghi đa năng: Có chứa 4 thanh ghi đa năng 16 bit, mỗi thanh ghi có thể chứa bất kì các loại dữ liệu, tuy nhiên một số công việc, các thanh ghi này lại có chức năng đặc biệt của riêng nó mà các thanh ghi khác không thực hiện được. + Thanh ghi AX: đây là thanh ghi chứa, kết quả của các thao tác thường được chứa ở đây. Nếu kết quả là 8 bit thì thanh ghi AL sẽ được sử dụng + Thanh ghi BX: đây là thanh ghi cơ sở, thương được chứa địa chỉ cơ sở của một bảng khi sử dụng lệnh XLAT. 7 + Thanh ghi CX: đây là thanh ghi đếm, nó thường được chứa số lần lặp lại trong trường hợp dùng lênh LÔP, còn CL thì thường được chứa số lần quay hay dịch bít của các thanh ghi. + Thanh ghi DX: đây là thanh ghi dữ liệu, nó thường được sử dụng cùng với thanh ghi AX để thực hiện các phép nhân hay chia của các số 16 bit. DX còn được sử dụng để chứa địa chỉ các cổng trong các lệnh vào/ra dữ liệu trực tiếp. - Thanh ghi cờ F là một đoạn ghi đặc biệt gọi là đoạn ghi cờ hay đoạn ghi trạng thái. Mỗi bit của đoạn ghi này được dùng để phản ánh một trạng thái nhất định của kết quả phép toán do ALU thực hiện hoặc một trạng thái hoạt động của CPU. Đoạn ghi cờ có 16 bit nhưng chỉ dùng hết 9 bit làm bit cờ. Các bit cờ chia thành hai loại: * Các cờ trạng thái: có 6 cờ trạng thái là C, P, A, Z, S và O. Các cờ trạng thái này được thiết lập bằng 1 hoặc xóa bằng 0 sau hầu hết các lệnh toán học và logic. + C (Carry): cờ nhớ; + P (Parity): cờ chẵn lẻ; + A (Auxiliary): cờ nhớ phụ; + Z (Zero): cờ rỗng, + S (Sign): cờ dấu; + O (Overflow): cờ tràn, * Các cờ điều khiển: có 3 cờ T, I, D. Các cờ này được thiết lập bằng 1 hoặc xóa bằng 0 thông qua các lệnh để điều khiển chế độ làm việc của bộ vi xử lý. + T (Trap): cờ bẫy, + I (Interrupt): cờ ngắt; + D (Direction): cờ hướng - Có 3 đoạn ghi con trỏ (IP, BP, SP) và 2 đoạn ghi chỉ số (SI, DI). Các đoạn ghi này ngầm định được sử dụng làm các đoạn ghi lệch cho các đoạn tương ứng: + IP (Instruction Pointer), BP (Base Pointer ), SP (Stack Ponter), SI (Source Index): DI (Destinaton Index). Bảng tóm tắt sự kết hợp ngầm định giữa đoạn ghi đoạn và đoạn ghi lệch: 8 Đoạn ghi đoạn Đoạn ghi lệch Địa chỉ CS IP Địa chỉ lệnh sắp thực hiện DS BX, DI, SI Địa chỉ trong đoạn dữ liệu SS SP hoặc BP Địa chỉ trong đoạn ngăn xếp ES DI Địa chỉ chuỗi đích - Khối điều khiển (CU- Control unit). Có nhiệm vụ tạo ra các tín hiệu điều khiển các bộ phận bên trong và bên ngoài CPU. b. Khối giao tiếp bus (BIU) Khối giao tiếp bus (BIU- Bus Interface Unit) có nhiệm vụ đẩm bảo việc trao đổi thông tin giữa 8086 với các linh kiện bên ngoài. BIU gồm : - Một bộ cộng để tạo địa chỉ vật lý 20 bit từ các thanh ghi 16 bit. - Bốn thanh ghi đoạn 16 bit gồm CS, DS, SS và ES để giúp 8086 truy cập tới các đoạn trên bộ nhớ. + Thanh ghi đoạn mã CS (Code Segment),. + Thanh ghi đoạn dữ liệu DS (Data Segment). + Thanh ghi đoạn dữ liệu phụ ES (Extra Segment). + Thanh ghi đoạn ngăn xếp SS (Stack Segment). . - Mạch logic điều khiển có nhiệm vụ đảm bảo giao tiếp giữa 8086 với thiết bị bên ngoài. - Hàng đợi lệnh có độ dài 6 byte là nơi chứa các mã lệnh đọc được nằm sẵn để chờ EU xử lý. 9 2. Sơ đồ chân của 8086 Vi xử lý 8086 được thiết kế để hoạt động một trong hai chế độ, tùy thuộc vào mức điện áp đặt ở chân số 33 (chân MN/MX): - Chế độ tối thiểu (chế độ MIN) đươc thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 5V. là chế độ tong hệ thống chỉ có 8086 và các vi mạch nhớ , các vi mạch ghép nối vào ra. - Chế độ tối đa (chế độ MAX) được thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 0V, là chế độ áp dụng cho hệ thống đa xử lý, đồng xử lý (8086 và bộ đồng xử lý toán học 8087). Vi xử lý 8086 có 20 đường địa chỉ từ A0 đến A19 tong đó 16 đường dây địa chỉ thấp từ A0 đến A15 được ghép kênh dữ liệu từ D0 đến D15 trên các chân từ AD0 đến AD15 ; còn 4 đường dây địa chỉ cao nhất từ A16 đến A19 được ghép kênh với tín hiệu trạng thái từ S3 đến S6 trên các chân A16/S3 đến A19/S6. 3. Các hàm ngắt và tập lệnh của 8086 a. Các hàm ngắt 21h của 8086 - Hàm 1: là hàm chờ đọc vào 1 ký tự từ thiết bị vào ra chuẩn(bàn phím). Kết quả được lưu vào trong AL. 10 [...]... C có thể vào hoặc ra tùy vào đoạn ghi điều khiển - Chế độ 1: chế độ này được gọi là chế độ vào/ra đột cửa hay ddooid thoại với các bit của cổng C Các cổng A, B, C được chia thành 2 nhóm: 16 + Nhóm A gồm cổng A để trao đổi dữ liệu và cổng C cao để đồi thoại với Vi Xử Lý và thiếu bị ngoài + Nhóm B gồm cổng B để trao đổi dữ liệu và cổng C thấp để đồi thoại với Vi Xử Lý và thiếu bị ngoài III CẤU TẠO IC... Lệnh HLT (HaLT): đưa bộ vi xử lý vào trạng thai dừng để chờ ngắt ngoài Dạng lệnh: HLT - Lệnh LOCK: khóa bus trong môi trường có nhiều bộ vi xử lý - Lệnh NOP: không thực hiện một thao tác nào - Lệnh STI: IF được thiết lập 1 - Lệnh WAIT: Bộ vi xử lý ở trạng thái chờ cho đến khi ngắt ngoài - Lệnh PUSH: cất dữ liệu vào ngăn xếp, giảm SP đi 2 PUSH nguon; - Lệnh PUSHF: chuyển đoạn ghi cờ vào ngăn xếp PUSHF;... mã địa chỉ của từng vi mạch nhớ, ta nhận thấy: + các bít A19, A18, A17 và A16 đều có mức logic cao không đổi, vì vậy chúng ta sẽ dùng 4 bit này để đưa vào mạch chọn bộ nhớ hoạt động + các bít A12, A13, A14 kết hợp với bit A11 và A15 để chọn mỗi vi mạch nhớ hoạt động + Riêng với vi mạch RAM2 chúng ta chỉ kết hợp giữa A15 với A14 và A13 để chọn cho vi mạch này A15 sẽ đưa vào chân CS và A14, A13 đưa tới... - Thiết kế mạch ghép nối giữa bộ vi xử lý 8086 và 8255 với các địa chỉ của cổng PA, PB, PC, thanh ghi điều khiển lần lượt là 20h, 22h, 24h, 26h Vi t chương trình để 8086 liên tục đọc các bit ở cổng PC cao (PC4, PC5, PC6, PC7) sao sau đó gửi ra PC thấp (PC0, PC1, PC2, PC3) Ghép 4 bit cao của PC với chuyển mạch giữa nguồn và mass để kiểm tra kết quả a Phân tích đề bài và cách chọn cách ghép nối - Theo... rõ được ưu điểm của hệ Vi xử lý 8086 và những gì mà nó có thể làm được tuy nhiên ta nhận thấy mạch sử dụng vi xử lý rất cồng kềnh, nhiều linh kiện, tốn nhiều chi phí lắp đặt một nhược điểm mà 8086 chưa làm được đó là chúng ta không thể can thiệt trực tiếp đến từng bit nhớ một cách riêng lẻ được mà phải tác động đến toàn bộ 8 bit của một cổng Với những gì mà chúng em đã được học và tiếp thu, cùng với... dữ liệu ra khỏi ngăn xếp và đưa vào toán hạng đích POP dich; - Lệnh POPF: chuyển nội dung của 2 byte từ đinh ngăn xếp vào đoạn ghi cờ, sau đó tăng con trỏ ngăn xếp lên 2 13 POPF; Chú ý: quá trình cất dữ liệu và lấy ra từ ngăn xếp thực hiện theo nguyên tắc: Vào sau ra trước – nghĩa là thanh ghi nào đươc cất vào ngăn xếp đầu tiên thì sẽ lấy nó ra sau, còn thanh ghi nào được đưa vào cất sau thì được lấy... Bus dữ liệu 2 chiều này được nối tới các tín hiệu tương ứng của Vi xử lý để trao đổi dữ liệu vào/ra do chip 8086 xử lý - Chân 35: là chân Reset - khởi tạo trạng thái ban đầu của IC 8255 Nếu đặt mức này lên mức 1 thì IC bị RESET lại từ đầu để mạch có thể chạy được, chúng ta phải đặt chân này về mức 0V – GND - Chân 6: chân /CS - Tín hiệu chọn vi mạch Đây là tín hiệu tích cực ở mức thấp 0v, vì vây chúng... đã hoàn thành bài báo cáo một cách dễ dàng Tuy nhiên trong quá trình trình bày có gì sai sót, mong các thầy cô bỏ qua và cho chúng em những nhận xét, đánh giá để nhóm chúng em hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo tiếp theo 25 Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Hằng cũng như các thầy cô trong khoa nói riêng và nhà trường nói chúng đã tạo điều kiện và môt trường tốt để chúng em học tập và rèn luyện Tài... mục đích khác nhau, các chân này được nối với mạch giải mã địa chỉ đưa vào chân CS của 8255 và dành ra 2 bit để mã hóa cho các cổng của 8255, 2 chân này được nối vào chân A1, A0 của 8255 C PHẦN BÀI TẬP 1 Ví dụ 1 - Vi t chương trình thực hiện phép toán BX= 0 + 1 + 2 + + n Với n là số hexa có hai chữ số được nhập vào từ bàn phím, sau đó hiển thị kết quả a Sơ đồ thuật toán b Code chương trình model small... hợp của Vi Xử Lý 17 + Các chân 2, 5, 6, 9, 12, 15, 16, 19 là các chân tín hiệu địa chỉ được tách ra Do nó được tích hợp bởi 8 con FF_D nên mỗi IC chỉ có thể tách được 8 đương địa chỉ đa hợp cua 8086 Vì vậy mạch cần 2 con IC 74273 để tách hết 16 đường địa chỉ của 8086 Tùy theo đề bài yêu cầu mà các đầu ra này được sử dụng với mục đích khác nhau, các chân này được nối với mạch giải mã địa chỉ đưa vào chân . ĐIỆN TỬ o0o BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH • Giáo vi n hướng dẫn: • Nhóm sv thực hiện: • 1 LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ Vi xử lý là một trong. mức 0V, là chế độ áp dụng cho hệ thống đa xử lý, đồng xử lý (8086 và bộ đồng xử lý toán học 8087). Vi xử lý 8086 có 20 đường địa chỉ từ A0 đến A19 tong