Bài giảng kỹ thuật vi xử lý Tổng quan về hệ vi xử lý

1 Electrical Engineering 1 Tổng quan về hệ vi xử lý (microprocessor) Electrical Engineering 2 Định nghĩa •Mạch vi xử lý là vi mạch cỡ cực lớn (VLSI), trên đócóthể xử lý được dữ liệu theo một thuật toán xác định •Cấu tạo –Phần cứng (phần vi mạch điện tử) –Phần mềm (phần tập lệnh gắn chặt với phần cứng) •Vi xử lý 8 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit 2 Electrical Engineering 3 Phân biệt các loại máy tính • Mainframe: dùng sử lý khối lượng thông tin phức tạp, tốc độ cao, IBM 4381, Honeywell DSP8, Crây, kết hợp nhiều hệ VXL lại • Máy tính con (minicomputer), xử lý dữ liệu ít hơn và dung lượng nhỏ hơn(VAX 6360 DEC) • Máy vi tính xử dụng các hệ vi xử lý Electrical Engineering 4 Lịch sử phát triển •Thế hệ 1 (1971 – 1973) – 4004, vi xử lý 4 bit -> 4040 – 8008 (1972), vi xử lý 8 bit •Tần số : 0.1 – 0.8 Mhz • Thêm các mạch phụ trợ •Thế hệ 2 (1974 – 1977) –Vi mạch 8 bit, 6800, 6809 Motorola – 8080, 8085, Intel – Z 80 của hãng Zilog 3 Electrical Engineering 5 Lịch sử phát triển (tiếp) • Máy tính Apple 2 (6800) • Công nghệ CMOS, xung clock 1-5Mhz Thế hệ 3 (1978 –1982) •Vi xử lý 16 bit, 8086/186/286 Intel • 68000, 68010 Motorola •Xử lý 1M địa chỉ • Ra đời IBM PC • Máy tính Việt nam ra đời (VT81) Electrical Engineering 6 Lịch sử phát triển (tiếp) •Thế hệ vi xử lý phục vụ PC, Pentium (32 bit), cơ chế đa nhiệm, MMU, cache •Hệ vi điều khiển – 8048, 8031, 8051, 8bit – 68HC05, 68HC11 – Microchip, 16P , 17P , 18P •Hệ DSP (Digital Signal Processing) – Texax Instruments (TMS 320 ) 4 Electrical Engineering 7 Đặc tính chung •Số bít: 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit •Số chân tín hiệu: – 12, 16, 28, 40 chân cho VXL 8 bit – 68 chân VXL 32 bit – 168 chân VXL 64 bit –Tương ứng với các chân là khả năng kiểm soát bộ nhớ 2^n Electrical Engineering 8 Đặc tính chung •Tần số xung nhịp (1MH – 3.2 GHZ) •Tính năng ứng dụng: –Loại độc lập (one chip) –Mạch VXL đa năng 5 Electrical Engineering 9 VXL 8051 Khèi hiÓn thÞ LED Control Bus Address Bus M¹ch giao tiÕp 8255 Data Bus ROM RAM Bµn phÝm Cấu trúc chung của hệ thống vi xử lý Electrical Engineering 10 Các phần cơ bản hệ VXL •Bộ nhớ (memory) • Ghép nối (I/O, interface) •Bộ vi xử lý (processor) 6 Electrical Engineering 11 Memory •Tập hợp nhiều thanh ghi để lưu trữ dữ liệu dưới dạng nhị phân •ROM, RAM •Mỗi thanh ghi nhớ có địa chỉ duy nhất Electrical Engineering 12 Interface (I/0) • Thanh ghi để ghép nối với thiết bị bên ngoài •Cóthể là thanh ghi nhớ nằm ở các vị trí đặc biệt trong RAM •Vídụ, 8051, SFR 91, serial •Vídụ như vi mạch ghép nôí 8255 7 Electrical Engineering 13 Processor •Thực hiện chương trình lưu trong bộ nhớ theo thứ tự •Tập hợp lệnh gồm – Chuyển dữ liệu (MOV) – Phép toán và logic –Lệnh điều kiện và rẽ nhánh Electrical Engineering 14 Bus •Chuyển dữ liệu giữa hệ thống này sang hệ thống khác •Hệ thống 8 bit, xử lý mọi dữ liệu dưới dạng 8 bit •Bus địa chỉ (Address bus), 16 bit •Bus dữ liệu (data bus), 8 bit 8 Electrical Engineering 15 BUSES •Bus làtập các dây dẫn nối song song với nhau (bên trong VXL hoặc bên ngoài) đề truyền thông tin • Trong VXL, các thanh ghi, ALU, thiết bị ngoại vi ghép nối với nhau thông qua đường BUS •Mạch thời gian và điều khiển đảm bảo rằng mỗi loại tín hiệu sử dụng đường BUS tại một thời điểm xác định (RD/WD) Electrical Engineering 16 Buses •Trong mạch vi xử lý 8 bit, 8bit BUS chứa dữ liệu và 16 bít BUS chứa địa chỉ • Ghép nối để mở rộng dung lượng nhớ (ROM, RAM), mở rộng số cổng vào ra •Tối đa 16 bít địa chỉ, 65536 byte. 9 Electrical Engineering 17 Thiết bị nhớ • Đối với Vi xử lý, 2 loại bộ nhớ chính : – ROM (Read only memory) – RAM (Random access memory), (read and write memory) Electrical Engineering 18 ROM •Thiết kế bởi công nghệ NMOS, CMOS • Dung lượng thường 2Kbyte – 64Kbyte •Dữ liệu lưu trữ dạng ma trận • Không bịảnh hưởng bởi việc •mất điện • 2716, 2732, , 27256 10 Electrical Engineering 19 2716 Electrical Engineering 20 Đọc bộ nhớ • Ví trí đọc đưa vào bus địa chỉ •Lệnh READ gửi tới bộ nhớ •Dữ liệu truyền từ bộ nhớ lên Bus dữ liệu [...]... liệu vào thanh ghi A Đưa dữ liệu nhập vào B Thực hiện phép cộng và lưu lại kết quả vào thanh ghi (Accumulator) Electrical Engineering 31 Định nghĩa VXL 8 bit • Vi xử lý 8 bít là vi xử lý được thiết kế để làm vi c với các toán tử 8 bit Khi làm vi c với dữ liệu nhiều hơn 16 bit, 32 bít, chương trình sẽ chia thành nhiều khối 8 bít riêng biệt Electrical Engineering 32 16 ... liệu phải refresh từng 2ms -> phải có bộ điều khiển refresh • Dung lượng lớn • Cấu trúc ma trận • ít tổn hao điện Electrical Engineering 26 13 Ví dụ 64 Kbit RAM Electrical Engineering 27 Cấu trúc mạch vi xử lý 89c51 Electrical Engineering 28 14 Các khối cơ bản • Khối ALU (the Arithmetic and Logic Unit (ALU), • Khối ALU thực hiện các phép toán ADD, SUBTRACT, AND, OR, SHIFT 29 Electrical Engineering Thanh . Engineering 1 Tổng quan về hệ vi xử lý (microprocessor) Electrical Engineering 2 Định nghĩa •Mạch vi xử lý là vi mạch cỡ cực lớn (VLSI), trên đócóthể xử lý được dữ liệu theo một thuật toán xác. nhiều hệ VXL lại • Máy tính con (minicomputer), xử lý dữ liệu ít hơn và dung lượng nhỏ hơn(VAX 6360 DEC) • Máy vi tính xử dụng các hệ vi xử lý Electrical Engineering 4 Lịch sử phát triển •Thế hệ. triển •Thế hệ 1 (1971 – 1973) – 4004, vi xử lý 4 bit -& gt; 4040 – 8008 (1972), vi xử lý 8 bit •Tần số : 0.1 – 0.8 Mhz • Thêm các mạch phụ trợ •Thế hệ 2 (1974 – 1977) Vi mạch 8 bit, 6800, 6809 Motorola –