Vi sử lý Chương 12: HỆ XỬ LÝ SONG SONG. 12.1 Phân loại kiến trúc xử lý song song: bản than hệ xl song song là cấu trúc automat hữu hạn cho phép thực hiện phép xử lý nhiều quá trình xếp về mặt tgian. Có 3 kiểu chính: PIPELINE, ma trận ,CPU. KIỂU PIPELINE : thực hiện việc xếp chồng các thao tác tính toán trung gian về mặt thời gian và tiến hành xử lý đồng thời chúng trong chu kỳ lệnh. Kiểu ma trận: sử dụng tập hợp các khối tính toán theo phương thức đồng bộ cho phép thực hiện việc xử lý song song theo không gian nhiều chiêù. Kiểu đa CPU thực hiện phép xử lý cá quá trình song song không đồng bộ thông qua tạp hợp các CPU có mối quan hệ rằng buộc sao cho chúng có thể chia sẻ tài nguyên của hệ thống mà không gây ra tranh chấp , xung đột. 12.4 HỆ XỬ LÝ SONG SONG KIỂU ĐA CPU. Đặc trưng bởi 2 thuộc tính: là hệ xử lý độc lập bao gồm nhiều CPU. Các CPU có thể liên hệ và hợp tác hoạt động theo mức độ khác nhau trong thực hiện nhiệm vụ được giao. Sự liên lạc của CPU thực hiện theo 2 cách : gửi thông báo cho nhau, chia sẻ bộ nhớ chung. Như vậy sẽ có các thao tác đồng thời xảy ra trong hệ vậy cần có khối điều khiển thao tác hệ thống cung cấp khả năng phối hợp các CPU và chương trình của chúng ở các qua trình xử lý, thiết lập dữ liệu, mức và quyền hạn xử lý chúng. Khối điều khiển phải có khả năng phân tích từng cụm lệnh để hình thành các tiến trình con có thuộc tinh song song rồi phân chia các CPU thành phần 1 cách tối ưu và cung cấp phương thức phối hợp các CPU này ở mọi giai đoạn hoạt động như giai đoạn sắp xếp, thiết lập dữ liệu , kiểm soát mức và quyền hạn truy cập chúng. 12.4.1 cấu trúc hệ vxl song song đa CPU: Với cách đặt vấn đề như vậy, cta sẽ xây dựng hệ vxl song song gồm p CPU tạo thành không gian vecto tuyến tính p chiều. trong quá trình thoa tác . mỗi CPU có thể phải truy cập nhiều lần tới bộ nhớ trung tâm cập nhập số liệu và do đó làm tăng thời gian trễ của hệ thống. giảm thời gian chễ cần tổ chức cơ cấu Cache cho CPU . ở giai đoạn cuối các CPU mới phải truy cập tới bộ nhớ trung tâm, điều này làm giảm đáng kể thời gian sắp hàng ở cổng vàora giữa các CPU với bộ nhớ trung tâm. 12.4.2 lập trình cho hệ vi xử lý song song đa CPU : têu chuẩn cơ bản để CPU trung tâm có thể phân tích và phân chia chức năng chính thành các chức năng con là tiêu chuẩn Beinstein. Có nghĩa nếu thỏa mãn các tiêu chuẩn song song thì hệ thống có thể khởi đầu 1 tiến trình mới mà các tiến trĩnh cũ vẫn đang tiếp diễn.lúc này CPU trung tâm sử dụng phát biểu FORT và JOIN để mô tả hoạt động. FORK dùng để phát sinh 1 tiến trình mới : FORK A sẽ khởi đầu 1 tiến trình khác bắt đầu từ địa chỉ A và thực hiện tiến trình hiện hành. Đối với mọi dạng thức của FORK thì phát biểu JOIN chỉ có một dạng thức là JOIN J. sẽ giảm nội dung bộ đến J Di 1 đơn vị
1 Vi sử lý Chương 12: HỆ XỬ LÝ SONG SONG 12.1 Phân loại kiến trúc xử lý song song: than hệ xl song song cấu trúc automat hữu hạn cho phép thực phép xử lý nhiều trình xếp mặt tgian Có kiểu chính: PIPELINE, ma trận ,CPU KIỂU PIPELINE : thực việc xếp chồng thao tác tính toán trung gian mặt thời gian tiến hành xử lý đồng thời chúng chu kỳ lệnh Kiểu ma trận: sử dụng tập hợp khối tính toán theo phương thức đồng cho phép thực việc xử lý song song theo không gian nhiều chiêù Kiểu đa CPU thực phép xử lý cá trình song song không đồng thông qua tạp hợp CPU có mối quan hệ buộc cho chúng chia sẻ tài nguyên hệ thống mà không gây tranh chấp , xung đột 12.4 HỆ XỬ LÝ SONG SONG KIỂU ĐA CPU Đặc trưng thuộc tính: - hệ xử lý độc lập bao gồm nhiều CPU Các CPU liên hệ hợp tác hoạt động theo mức độ khác thực nhiệm vụ giao Sự liên lạc CPU thực theo cách : gửi thông báo cho nhau, chia sẻ nhớ chung Như có thao tác đồng thời xảy hệ cần có khối điều khiển thao tác hệ thống cung cấp khả phối hợp CPU chương trình chúng qua trình xử lý, thiết lập liệu, mức quyền hạn xử lý chúng Khối điều khiển phải có khả phân tích cụm lệnh để hình thành tiến trình có thuộc tinh song song phân chia CPU thành phần cách tối ưu cung cấp phương thức phối hợp CPU giai đoạn hoạt động giai đoạn xếp, thiết lập liệu , kiểm soát mức quyền hạn truy cập chúng 12.4.1 cấu trúc hệ vxl song song đa CPU: Với cách đặt vấn đề vậy, cta xây dựng hệ vxl song song gồm p CPU tạo thành không gian vecto tuyến tính p chiều trình thoa tác CPU phải truy cập nhiều lần tới nhớ trung tâm cập nhập số liệu làm tăng thời gian trễ hệ thống giảm thời gian chễ cần tổ chức cấu Cache cho CPU giai đoạn cuối CPU phải truy cập tới nhớ trung tâm, điều làm giảm đáng kể thời gian hàng cổng vào/ra CPU với nhớ trung tâm 12.4.2 lập trình cho hệ vi xử lý song song đa CPU : têu chuẩn để CPU trung tâm phân tích phân chia chức thành chức tiêu chuẩn Beinstein Có nghĩa thỏa mãn tiêu chuẩn song song hệ thống khởi đầu tiến trình mà tiến trĩnh cũ tiếp diễn.lúc CPU trung tâm sử dụng phát biểu FORT JOIN để mô tả hoạt động FORK dùng để phát sinh tiến trình : FORK A khởi đầu tiến trình khác địa A thực tiến trình hành Đối với dạng thức FORK phát biểu JOIN có dạng thức JOIN J giảm nội dung đến J Di đơn vị CHƯƠNG 7: TRUYỀN THÔNG TIN NỐI TIẾP 7.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN SỐ LIỆU 7.1.1 Mạng thông tin truyền số liệu Thông tin số hệ vxl phải qua loạt biến đổi để damdr bảo thông tin truyền xa mà không biến dạng , cần nắm khái niệm sau: Tin tức:tập hợp ký hiệu mang nội dung thông tin điện báo , công văn…để chuyền chúng phải chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu số liệu: đại lượng vật lý mang nội dung tin tức chia thành loại :tương tự tín hiệu số Các tham số hệ thống truyền số liệu Tốc độ số liệu: Vx= 1/ tx[bit/s], tx : độ rộng bit Tốc độ đường truyền: N = 1/ t0[Baud] t0: độ rộng đơn vị tín hiệu Khả thông qua kênh: C=VX(NAX) [BIT/S] Lượng tin tức Tổ chức hệ thống thông tin truyền số liệu: DTE : tập hợp nhuồn thông tin số , mạch logic xử lý, gia công , biến đổi tin ● DCE: modem hay thiết bị biến đổi tin khác chức biến đổi dãy tín hiệu số thành tín hiệu có điều chế cho phù hợp với kênh chuyền Các loại ghép kênh: theo thời gian,theo tần số 7.1.2 phương pháp truyền tin số ● - phương pháp truyền tín hiệu không đồng bộ: nhóm bít truyền theo khung tin độc lập, khung tin bắt đầu kết thúc bít đặc biệt để đồng bên thu bên phát Ưu điểm: yêu cầu đồng thu phát không đòi chặt chẽ nhờ có bit start với stop xd thời điểm đầu cuối nhóm bít nên sai pha tích lũy diến tgian thu nhóm bit Nhược điểm: hiệu sd kênh thấp , tốc độ chuyền bị hạn chế, -phương pháp truyền tín hiệu đồng bộ: khắc phúc nhược điểm không đồng bộ.các tín hiệu số gửi cách lien tục với tốc độ khoogn đổi thiết bị thu đầu cuối cần tạo trì tần số nhịp đồng với tín hiệu số đầu vào suốt thời gian làm việc Nhiều pp trì đồng thu phát chèn thêm, thiết lập mã truyền dẫn đặc biệt Các thuật toán cho phép trì đồng giữ thu phát dãy tín hiệu gồm chuỗi bit 0,1 or thiết bị phát tạm dừng -truyền số liệu qua mạng điện thoại hệ thống thông tin vô tuyến: mạng điện thoại công cộng hệ thống ứng dụng nhiều 7.1.3 số dạng mã thông dụng truyền số liệu a Mã NRZ: Nghĩa không trở không b mã BIPHASE: mã pha Có thay đổi cực tính bit logic “o’ c mã AMI : mã đảo dấu biến đổi mã đường dây: a Mã ADI:mỗi bít thay đổi đảo, tránh chuỗi dài số “0” lien tuch tín hiệu gốc, cách thêm” 0” cho ADI b Mã AMI c Mã HDB3: sở mã HDBn, với n=3 dự sở mã AMI với quy tắc bit “0” không d Mã BIPHASE 7.2 TỔ CHỨC ĐƯỜNG CHUYỀN TÍN HIỆU NỐI TIẾP Để tổ chức giảm tối đa mạch phụ thêm bên ,công nghệ vi điện tử chế tạo vi mạch tổ hợp cỡ lớn LSI lập trình , có khả thực phần lớn chức truyền dẫn phối ghép với hệ vi xl 7.3 MẠCH THU PHÁT DỊ BỘ VẠN NĂNG IN8250/16450 5 Là mạch ghép nối vào không đồng bộ, lập trình dung để chuyển đổi thông tin song song thành nối tiếp ngược lại chip IC chuyên dụng loại LSI 40 chân số lượng ghi bên UART 8250A nhiều USART 8251a nên UART 8250A dùng phổ biến 7.3.1 tổ chức UART 8250A : - CS0,CS1,/CS2 Là chân tín hiệu chip select - A0,A1,A2 Là chân tín hiệu cho phép chon 10 ghi bên 8250A -CSOUT mức cao cho biết hệ vxl chọn vi mạch 8250A CS -/ADS : mức thấp báo tín hiệu địa tín hiệu chọn chip ổn định Nhóm tín hiệu số liệu: D0: D7, SIN,/WR hay /DOUTS, /RD or /DINS,/DDIS, Nhóm tín hiệu nhịp: XTAL1,XTAL2,RCLK, /BaudOut Nhóm điều khiển MODEM: DTR, /DSR, /RTS /CTS, /DCD, /RI Nhóm điều khiển khác: /INTR, /OUT2 /OUT1, VCC, GND , Reset: Khối điều khiển ngắt: logic đk ngắt, ghi cho phép ngắt, ghi nhận dạng ngắt Khối phát tín hiệu: tạo BAUD, chia tần số LSB, MSB để tạo tốc độ phát, điều khiển định thời gian cho khối phát , điều khiển định thời gian cho khối thu Khối đk modem: logic đk, ghi ddkhien Khối thu: ghi dịch thu ,thanh ghi đệm thu Khối phát: ghi dịch phát , ghi đệm thu 7.3.2 ghi bên 8250 - ghi điều khiển đường truyền: cho biết trạng thái việc truyền tín hiệu đường dây - ghi đệm phát: ký tự cần phát phải lấy từ CPU ghi vào ghi với bit DLAB = Sau UART 8250A tạo khung tin cho định đưa bit chan tín hiệu Sout - ghi đệm thu: - ghi cho phép ngắt : - ghi nhận dạng ngắt: - ghi điều khiển modem - ghi trạng thái modem - chia tần tạo tốc độ truyền tin 7.3.3 NỐI GHÉP UART 8250A với hệ vi xử lý 7.3.4 lập trình cho UART 8250A 7.4 MẠCH THU PHÁT ĐỒNG BỘ VÀ DỊ BỘ VẠN NĂNG USART 8251A 7.4.1 Tổ chức USART 8251A Có thể dùng cho kiểu truyền thông tin nối tiếp đồng dị tín hiệu mạch hầu hết giống tín hiệu vxl or tín hiệu chuẩn RS232C nêu trước Tín hiệu bao gồm: CLK, TxRDY, RxRY, TxEMPTY,RxC TxC, SYNDET/BRKDET[I/O] 7.4.2 Các ghi chức 8251A Thanh ghi đệm liệu thu, ghi đệm liệu phát , ghi trạng thái, ghi điều khiển Chương 6: chế độ ngắt vi xử lý Chế độ ngắt vi xử lý: chế độ đặc biệt mà vxl trang bị tạo chế điều khiển mềm dẻo , linh hoạt hệ có thiết bị ngoại vi nối hoạt động.bản thân chế độ ngắt chế dộ dị Như vxl thực công viêcj Chỉ có yêu cầu trao đổi dưx liệu từ thiết bị ngoại vi vxl tạm dừng cv taijtheer thực việc trao đổi với ngoại vi Sau hoàn thành phải quay để tiếp cv bị gián đoạn Cách gọi ngắt CPU để trao đổi liệu Khi thực hd chế ngắt thiết bị ngoại vi chủ động phát tín hiệu ngắt cho hệ vxl qua chân INT CPU CPU kiểm tra xuất tín hiệu, yêu cầu ngắt đáp ứng có thể, ngắt có hiệu lực trình độ thao tác tiếp theosẽ thực cách tự động B1: CPU kết thúc lệnh thực B2: CPU cất thông tin trạng thái chuyển điều khiển đến phục vụ ngắt B3: cất nd ghi đa khác vào ngăn xếp cần B4: thực chương trình B5: khôi phục trạng thái cũ ghi đa B6: kết thúc chtr trao quyền đk cho chtr gặp lệnh IRET Tổ chức ngắt hệ 80X86 7 Phân loại ngắt + ngắt mềm: lệnh ngắt kích hợt lệnh INT n + ngắt cứng: khởi động thành phần có phần cững vxl(thiết bị trong).gồm ngắt ngắt ngắt cấm lệnh CLI Có loại ngắt che ngắt không che để hủy bỏ ngắt cấm nguwoigta sử dụng lênh STI Hoạt động ngắt: đặc biệt la ngắt cứng có mối quanheej chặt chẽ với cacstins hiệu điều khiển vxl IRN, /INTA, NMI Ngoại vi yêu cầu ngắt phố hợp tín hiệu với tín hiệu vi sử lý để thực theo yêu cầu Chip điều khiển ngắt ưu tiên PIC 8259A Khái niệm ngắt ưu tiên: thời điểm có nhiều yêu cầu ngắt khác yêu cầu vxl phục vụ vxl xử lý theo thứ tự ưu tiên Ngắt có mức ưu tiên cao nhât thực trước phần cứng đầu ngắt NMI ưu tiên cao INTR CHÍP điều khiển ngắt ưu tiên 8259A thiết bị ngoại vi hoạt động theo chế ngắt thi f phải mở rộng đầu ngắt sử dụng chip IC chuyên dụng cho phép mở rộng bảng vecto ngắt cứng chip 8259A ĐƯỢC gọi mạch điện điều khiển ngắt ưu tiên- PIC ĐÓ LÀ VI MẠCH CỠ LỚN LẬP TRÌNH ĐƯỢC Các khố chức 8259A bao gồm: + ghi IRR : ghi nhớ yêu cầu ngắt đầu vào IRI Baatscuw ngoại vi có yêu cầu ngắt ghi ghi lại + ghi ISR: nhớ yeu cầu ngắt phục vụ số yêu cầu IRI có + ghi IMR: ghi nhớ mặt nạ ngắt với yêu cầu ngắt IRI: + Logic điều khiển: gửi yêu cầu ngắt tới vxl qua cổng INTR có tín hiệu chân IRI tín hiệu chấp nhận tuw CPU Rồi điều khiển việc đưa kênh liệu số hiệu ngắt + đệm kênh liệu:dung để phối ghép8259A với kênh liệu CPU + logic điều khiển RD/WR :dung chi từ điều khiển đọcc ác từ trạng thái 8259A + khối đệm nooia tầng so sánh: ngji nhớ so sánh số hiệu cuả mạch 8259acó vxl - +Cas0- cas2[I,O]:AFDDAAUF VÀO VỚI MẠCH 8259A thợ đầu ra.của mạch 8259A dung cần nối tầng để tang số lượng + SP/EN: 8259A làm việc vhees dộ đệm bus dưx liệu tín hiệu vào để lập trình, biến mạch 8259A thành mạch thợ( sp=0) or mạch chủ (sp=1) Khi chế ddoooj có đệm bus chân tín hiệu EN +INT[0] : tín hiệu yeu cầu ngắt đến chân INRT vxl + INTA[I]: NỐI với tín hiệu báo chấp nhận ngắt INTA vxl Lập chế độ làm việc cho chip 8259A.: để mạch PIC 8259A hoạt động theo yêu cầu sau bật nguồn điện PIC cần lập trình cách nghi vào ghi bên từ điều khiển khởi đầu (ICW) tiếp sau đólà tưf điều khiển hoạt động (OCW) Ccá từ điều khiển khởi đầu ICW: ICW1, ICW2,ICW3,ICW4 TUYD TỪNG TRƯỜNG HỢP MÀ dung hay từ Các từ điều khiển hoạt động OCW( Operation control word) Quy định chế độ hoạt động PIC 8259A sau dược khởi đầu từ điều khiển ICW Tất ca từ điều khiển hoạt động ghi vào ghi PIC bit AO=0 Trừ OCW1 ĐƯỢC GHI KHI AO=1 + từ mã kí hiệu hoạt động OCW1: Dung để ghi giá trị bit mặt nạ vào ghi mặt nạ ngắt IRM + từ mã điều khiển hoạt động OCW2: Cho phép đặt mức ưu tiên mềm dẻo cho đầu vào nối với thiết bị ngoại vi Các Bít R,SL,EOI Phối hợp với cho phép chọn cách thức kết thúc yêu cầu ngắt khác khác - Chế độ ưu tiên cố định: chế độ làm việc ngầm định 8259A nạp từ điều khiển khởi đầu để thiết lập trạng thái xác định Các đầu vào IR7-IRO gán cho mức uuw tiên cố diinnhj Lần lượt IRO,IR1 ,IR7 ĐƯỢC GIỮ KHÔNG THAY ĐỔI ĐẾN chip PIC 8259A lập trình OCW2 Chế dộ quay mức ưu tiên tự động :sau yêu cầu ngắt thực xong PIC 8259 xóa bit tương ứng ISR , gán cho đầu vào mức uuw tiên thấp - Chế độ quay mức ưu tiên đích danh:IRi với i= L2L1L0 gán mức ưu tiên thấp Kết thúc yêu cầu ngắt thường: 6.4.3 nối tầng chip 8259A Nối tầng PIC 8259a với 82086 Các tín hiệu nối phân flowns tương thích Chương 1: KIẾN TRÚC HỆ VI XỬ LÝ 1.1 Tổ chức chung hệ vxl Bộ vxl hạt nhân hệ VXL, nắm quyền kiểm soát toàn thành phần có hệ thống thực thao tác liên quan tới phép tính toán, xử lý, gia công Biến đổi dạng tín hiệu nhị phân hệ duwois điều khiển chương trình đặt nhớ trung tâm hệ vxl Bộ vxl gọi tên MP CPU Gồm thành phần: nhớ cố định ROM để chứa chtr điều hành hoạt động hệ vxl Nó gọi chương trình MOMITOR Thứ nhớ đọc ghi RAM, dùng làm mtr xử lý thông tin Để lưu chữ kết trung gian kết cuối phép tính toán, xử lý thông tin, tổ chức vùng đệm dữu liệu thao tác thu phát chuyển đổi số liệu Bộ hiển thị dùng thể trạng thái hoạt động hệ phụ thuộc vào nhiệm vụ quy mô hệ mà cấu trúc đơn giản phức tạp Khối xuất nhập thông tin dùng trao đỏi thông tin với thiết bị ngoại vi làm việc theo nguyên tắc số Kênh thông tin hệ thống bao gồm phần : + kênh địa chỉ: kênh chiều từ vxl ra.quản lý cách gán cho thành phần địa định + kênh liệu: kênh chiều để trao đổi thông tin giũa vxl thành phần có hệ + kênh điều khiển: tập hợp dây tín hiệu điều khiển để tạo liên lạc vxl thành phần hệ 1.2 Tổ chức kênh thông tin hệ VXL Là hệ thống song song , kênh dùng chung cho tất thành phần có hệ mặt kahcs cấu trúc kênh kênh kỹ thuật , tức tồn tham số đường dây, điênj cảm điện dung, ký sinh.nếu số lượng thành phần hệ lớn, tải kênh thông tin, mức logic - 10 bị nhầm lẫn để ko bị cần tổ chức cổng kiểm soát trạng thái hoạt động cho thành phần, tạo trạng thái đặc biệt thành phần không kích hoạt làm việc , cách li tín hiệu kênh với thành phần dù dây tín hiệu nối với vật lý 1.3 Bộ nhớ trung tâm hệ VXL phần thiếu hệ vxl Là tập hợp ghi thông tin với số lượng lớn ghi có m bit Chức nhớ để lưu trữ trao đổi thông tin Phương thức quản lý ghi qtrong nhất, hiệu phương thức ma trận điểm 1.3.1 quản lý nhớ: ROM quản lý theo kiểu ma trận điểm có nhiều chủng loại : ROM PROM, EPROM… ROM nhớ cố định cấu trúc đơn giản, nd nhà sx chế tạo, ng dùng ko thay đổi PROM nhớ cố định có câú trúc đơn giản nd nhà sx hay ng thiết kế nạp vào lần giải mã cho phép quản lý 2n ghi m bit EPROM: nhớ cố định có cấu trúc đặc biệt nd nhà thiết kế hay ng thiết kế nạp vào , nạp xóa nhiều lần 1.3.2 nhớ IC thông dụng ROM: công nhệ vi điện tử tạo hàng loạt nhớ cố định ROM, EPROM dung lượng lướn dạng IC Dung lượng từ 8kb trở lên 1.3.3 Bộ nhớ đọc ghi RAM: gồm loại RAM tĩnh, động RAM tĩnh lưu trữ thông tin lâu tùy ý miễn cung cấp ddienenj RAM động, ngược lại lưu thời gian định 1.4 Tổ chức nhớ trung tâm hệ vxl Kiểu ghép song song IC nhớ: dung lượng ngăn nhớ IC đủ độ dài ngăn nhớ tính theo bit không đủ cần ghép song song nhiều IC nới Kênh dùng song song kênh địa kênh điều khiển Tổ chức nhớ trung tâm kiểu ghép nối IC nhớ: độ dài theo bit đủ, dung lượng ngăn nhớ không đủ ghép nối tiếp nhiều IC với nhau, đòi hỏi có mạch mở rộng địa Đồ thị thời gian nhớ : phải tuân theo trình tự thời gian định, gọi Ta thời gian giữ chậm tín hiệu dây địa 11 chirkhi lan truyền qua đệm vào To thời gian giữ chậm liệu CHƯƠNG 5: CỔNG TRAO ĐỔI THÔNG TIN VỚI NGOẠI VI 5.1 vào thông tin tách biệt: có lệnh IN lệnh OUT tực trao đổi liệu chế độ vào thông tin tách biệt vxl 80*86 sử dụng 16 bit địa để gán ddiajj cho cổng vào raneen quản lý 64K cổng vào /ra thực tế hoàn toàn đáp ứng yêu cầu giao tiếp với ngoại vi Lệnh IN OUT đòi hỏi số chu kỳ máy để thực : chu kỳ máy thứ nhấtlà chu kỳ nhận lệnh OF, chu kỳ máy thứ để đưa địa cổng từ thanhh ghi DX hay địa trực tiếp ghi lệnh kênh địa Chu kỳ máy IROD IOWR Trong chu kỳ máy , lệnh out gửi liệu từ vxl thiết bị ngoại vi, lênh IN nhận dữu lieuj từ thiết bị ngọại vi vào vxl Đối với cổng vào: giải mã chọn chíp có đầu vào tín hiệu /IORD ddiaaj cổng tạo xung chọn thiết bị vào cho cổng vào Đối với cổng : boojj giải mã có đầu vào /IOWR địa cổng tạo xugn chọn thiết bị để chọn cổng 5.2 VÀO RA THÔNG TIN THEO ĐỊA CHỈ BỘ NHỚ: Các lệnh quy chiếu nhớ có khả trao đổi liệu thiết bị ngoại vi với vxl cổng vào/ra gán địa nhớ Các ghi liên quan đến cổng vao/ra coi ngăn nhớ Các lệnh troa đổi nd với nhớ vxl 80*86 dùng trao đổi nội dung với cổng theo địa ô nhớ Khi vxl gửi địa tín hiệu điều khiển để đọc thông tin từ nhớ , không cần xd nơi gửi liệu vào nhớ hay thiết bị vào/ra Các cổng vào vi mạch cỡ nhỏ , cỡ vừa hay lớn 5.3 VI MẠCH GHÉP NỐI CÓ LẬP TRÌNH 8255A 5.3.1 cấu trúc 8255A Là vi mạch cỡ lớn LSI, thường gọi mạch phối ghép vào/ra song song lập trình mạch phối ghép dùng phổ biến cho hệ vxl 8/16/32 vi mạch có 40 chân, 24 bít vào /ra tạo 12 cổng song song Một nửa cổng port C thuộc nhóm A nửa kí thuộc nhóm B chân tín hiệu có chức rõ rang.tinh linh hoạt thể khae lập trình 5.3.2 chế độ làm việc cảu 8255A Có loại từ điều khiển cho 8255A: ● Từ điều khiển định nghĩa cấu hình cho cổng PA,PB,PC ● Từ điều khiển lập/ xóa bit đầu PC Tùy theo từ lệnh ghi vào ghi điều khiển khởi đôngj vi mạch mà ta có port A,B,C Hoạt động : chế độ 0,1,2 khác Hướng trao đổi liệu khác , tức port A,B,C cổng hay cổng vào Từ điều khiển định nghĩa cấu hình cho cá cổng Từ điều khiển lập xóa/bit PCi Chíp 8255A có chế độ làm việc: - chế độ 0: vào /ra sở mối cổng PA/PB/PCH PCL định nghĩa cổng vào - chế độ 1: vào/ có xung cho phép - chế độ 2: vào/ra chiều riêng cổng PA định nghĩa thành cổng vào/ra chiều với tính hiệu móc nối bit cổng PC đảm nhiệm CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH ASSEMBLY CHO HỆ VI XỬ LÝ 3.1 TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ ASSEMBLY: Khi hệ vxl thực chương trình , nhận lệnh biểu diễn dạng dãy số nhị phân 0,1 giải mã thực hiện, thường biểu diễn hệ số 16 Cá lệnh chương trình viết mã nhị phân hay mã hexa gọi chương trình viết ngôn ngữ máy Khi chương trình viết ngôn ngữ máy , muốn thêm xóa mã nhãn lệnh mã lệnh có địa kèm jump, call,loop…cũng phải tính toán lại cho nên khó khăn cho việc viết sửa ngôn ngữ assembly đời dễ đọc dễ hiểu viết từ gợi nhớ or ký hiệu hình thức 3.2 thành phần assembly file nguồn assembly Gồm tập hợpcác phát biểu hợp ngữ phát biểu viết dòng, lệnh hay 13 dẫn lệnh assembly giống lệnh CPU lệnh dẫn lệnh cho riêng chương trình biên dịch assembly mà lênh CPU ký tự , từ khóa , tên assembly: ngôn ngữ ngông ngữ giao tiếp nguwoif đến ngông ngữ máy tính , xd dựa số ký tự từ có nghĩa gọi chung từ vựng có quy tắc gồm cá ký tự sau: 26 chữ latinh, 26 chữ lơn 26 chữ nhỏ Bộ chữ số thập phân: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Các ký tự đặc biệt ?@, $ : ][ ( ) {} +,/*… Các ký tự ngăn cách gồm khoảng trắng tab Từ vựng gồm: -từ khóa : từ dành riêng cho assembly tên ghi, tên gợi nhớ của phát biểu assembly , tên toán tử - tên: dẫy ký tự dùng để biểu thị tên tên biến, tên nhãn , tên chương trình con, tên mảng… - tên người lập chương trình chứa: chữ hoa thường, số từ 0-9, ký tự đặc biệt ký tự tên phải ký tự chữ ký tự đặc biệt không đặt tên trùng voái từ khóa assembly Cấu trúc lệnh asemby Một lệnh assembly gồm phần : [ nhãn :] tên lệnh [toán hạng ] [; ghi chú] Mỗi dòng chứa lệnh assembly , lệnh nằm dòng Mỗi phần nhiều ký tự ngăn cách Mỗi dòng cách 128 ký tự Nhãn ( label) câu lệnh có nhãn đứng trước.nhãn tên dùng để thay địa câu lệnh Tên lệnh xác định hành động câu lệnh Mỗi tên lệnh có từ 2-7 ký tự Toán hạng: xác định liệu mà câu lệnh cần xử lý Hằng : giá trị không đổi dùng chương trình Thanh ghi : tất ghi CPU dùng phần toán hạng lệnh hợp ngữ Tên tượng trưng : tên dùng để biểu thị , biến , địa nhãn , đoạn , chương trình , macro, record structure 14 Biểu thức: cho ta công thức tính toán giá trị theo quy tắc toán học Một biểu thức đơn giản gồm toán tử, toán hạng, tóan hạng hằng, thamh ghi hay tên tượng trưng Các dạng dùng assembly Nhị phân: gồm dãy chữ số kết thúc ký tự B Thập phân: gồm dãy từ 0-9 Có ký tự D theo sau Hexa gồm dãy chữ số từ 0-9 từ A-F theo sau ký tự H chữ thêm số Các dẫn assembly [tên] tên directive [toán hạng] [;chú thích] Mỗi phần tách nhiều ký tự ngăn cách Toán hạng tên tượng trưng, , biến , biểu thức, tên dành riêng tùy thuộc vào loại directive a Nhóm định nghĩa tên tượng trưng gồm directive EQU = Chức : EQU định nghĩa tên tượng trưng name gán văn text hay trị biểu thức expression 16 bit cho name b Nhóm khai báo liệu: cho phép khai báo vùng nhớ dành cho cá liệu cần sử dụng chương trình liệu số , chuỗi hay biểu thức có trị xác dịnh Khai báo biến biến vùng nhớ có tên dùng để chứa liệu Name tên dùng để truy xuất vùng liệu Toán tử ?: Khai báo biến trỏ: biến dùng để chứa địa ô nhớ Khai báo biến nhãn: dùng định nghĩa tên biến c Nhóm khai báo mảng chương trình d Nhóm tham chiếu bên ngoài: e Nhóm directive điều khiển f Mode directive g Comment directive Các toán tử dùng assembly Sự khác toán tử lệnh là: toán tử điều khiển việc tính toán giá trị xác định lịch chương trình 15 Lệnh điều khiển tính toán giá trị không xác định lúc dịch chương trình Chỉ đến chương trình thực giá trị xác định: Nhóm toán tử quan hệ: so sánh biểu thức cho trị true 9-10 đk toán tử thỏa mãn ngược lại cho false (0) Nhóm cung cấp thông tin biến nhãn: + toán tử SEG, (:), toán tử $, type, length Nhóm thuộc tính: + toán tử: PTR , HIGH low 3.4 TẬP LỆNH CỦA BỘ VI XỬ LÝ 80X86 Tập lệnh vxl 80X86 phong phú , cho phép xây dựng chương trình có chức từ đơn giản đến phức tạp , từ nhỏ đến lớn chia nhiều nhóm Nhóm lệnh chuyển liệu: Lệnh MOV: gồm nguần đích , chức chuyển nd PUSH,POP,POPA, XLAT, Nhóm lệnh chuyển địa chỉ: Lệnh LEA, lệnh LDS, Lệnh LES Nhóm lệnh chuyển ghi cờ Lệnh LAHF, SAHP, PUSHP Nhóm chuyển liệu qua cổng Lệnh IN, OUT Nhóm lệnh chuyển điều khiển Lệnh nhảy không điều kiện JMP, Lệnh nhảy có điều kiện: JA,JAE,JB, JBE, JNA, JNAE, JNB, JG, JC,JE, JS, JO.JNO, JP,JNP Lệnh so sánh có cú pháp: CMP left, right Nhóm lệnh lặp: LOOP, LOOPE LOOPZ Nhóm lệnh tính toán số học: Lệnh cộng không nhớ: ADD Lệnh cộng có nhớ ADC Lệnh tăng: INC, lệnh chỉnh thập phân AAD, Lệnh chỉnh thập phân DAA Lệnh trừ không nhớ: SUB, lệnh trừ có nhớ SBB, lệnh giảm DEC, Lệnh NEG, lệnh nhân MUL… Nhóm lệnh dịch chuyển quay vòng: lệnh SHL, SHR… 16 Nhóm lệnh thực phép tính logic: Lênh nhân logic AND, lệnh cộng logic OR, Lệnh cộng modul XOR, lệnh đảo NOT, lệnh kiểm tra TEST 11 Nhóm lệnh xử lý xâu chuỗi: lệnh MOVS, lệnh so sánh xâu chuỗi CMPS, quét xâu chuỗi SCAS, lệnh chuyển LODS, lênh lưu trữ STOS 3.6 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ASSEMBLY bước xây dựng chương trình B1: xây dựng thuật toán tổng quát Các yếu tố nhiệm vụ chương trình xem xét phân tích nhằm đưa giải pháp phương thức thực tối yêu Nvu chtr phức tạp chia nv với mối quan hệ xđ thuật toán tổng quát Mỗi nv phải có lưu đồ thuật toán riêng để giải chức nv B2: xây dựng chương trình nguồn assembly chức không lớn chương trình nguồn assem viết đơn giản , cần thủ tục chức lớn lớn chương trình nguồn viết dạng phức tạp cấu trúc CHƯƠNG HỆ VI XỬ LÝ ON-CHIP 9.1 CẤU TRÚC CỦA HỆ VI XỬ LÝ ON-CHIP 80C51 cấu trúc chung on-chip 80C51: RxD : chân vào nhận tín hiệu nối tiếp /WR : ghi dữu liệu vào nhớ TxD: chân truyền tín hiệu tiếp /RD: đọc liệu từ nhớ /INT0: ngắt có số hiệu RST:chân vào reset, tích cực mức cao Trong khoảng chu kỳ nhảy /INT1: Ngắt có số hiệu 1.XTAL1:chân vào mạch khuếch đại dao động T0: chân vào đồng hồ Timer XTAL2: chân từ mạch khuếch đại dd T1: chân vào đồng hồ Timer 1.ALE:chân tín hiệu cho phép chốt địa chirkhi on-chip xuất byte thấp cuả địa đẻ truy cập nhớ /EA:chân cho phép làm việc với nhớ chương trình 10 17 Vcc: chân cấp dương nguồn Vss: chân cấp âm nguồn: P0.x: gồm chân từ P0.0 đến P0.7 chân cổng P1.x: chân P1.0 đến P1.7 cổng P2.x: gồm chân từ P1.0 đến P1.7 chân cổng P3.x: chân P3.0 đến P2.7 cổng chức thành phần on-chip 80C51 CHƯƠNG 11: THIẾT KẾ HỆ VXL TRÊN HỆ VXL ON-CHIP 80C51 11.1 Trình tự thiết kế hệ vi xử lý chuyên dụng on-chip B1: phân tích chức , nhiệm vụ hệ vxl cần thiết kế mô tả đầy đủ bang ngôn ngữ kỹ thuật thích hợp ng thiết kế ngiên cứu phân tích phân chia cách hợp lý chức thuộc phần cứng đảm nhiệm chức phần mềm đảm nhiệm Phần cứng: phần thay phần mềm cấu trúc vật lý thiết bị ngoại vi cần ghép với ON-CHIP Phần mềm đảm nhiệm chức lại , thực thao tác phức tạp đòi hỏi phải xử lý tình , định điều kiện, yếu tố tác động vào hệ đk, yếu tố động B2: tổ chức phần cứng cho hệ vxl cần thiết kế Xây dựng sơ đồ khối hệ vxl cần thiết , thành phần thể hộp chức năng, liên hệ với On-chip thông qua kênh hệ thống hệ, kênh địa chỉ, kênh liệu , kênh điều khiển Tiến hành lựa chọn chip IC phù hợp với chức nhiệm vụ thành phần quan trọng chủng loại on-chip Xây dựng sơ đồ nối ghép chi tiết cho thành phần có tính tới chế điều khiển chế đồng cho thật tối yêu nhằm tránh tượng tương xung đột trạng thái hệ B3: xây dựng phần mềm cho hệ vxl cần thiết kế Xây dựng thuật toán điều khiển bảo đảm quản lý, phối hợp chwucs hệ thật tối ưu Xây dựng lưu đồ thuật toán tổng quát cho hoạt động hệ vxl Tiếp lưu đồ thuật toán cho modul chức nhằm cụ thể hóa cách chi tiết trình tự thao tác hệ thống Viết chtr nguồn 18 B4: nạp chương trình cho hệ vxl on-chip cần thiết kế Nếu 11.2 Thiết kế hệ vi xử lý chuyên dụng Hệ chức Thiết kế hệ đo độ rộng xung hệ vxl on-chip 80C51 với focs =12MHz, xung cần đo độ rộng đưa vào chân tín hiệu INTO Kết đo phải ghi: R1 chứa byte cao kết quả,R0 chứa byte thấp kết Độ rộng xung cần đo =(chu kỳ xung lược)*(số xung lược) Sai số cho phép =| ½ chu kỳ xung lược | Hệ chức 3: thiết kế thu tin kênh Thông tin ftrangj thái cờ tràn kênh chuyển vào máy tính PC có yêu cầu Số lượng kênh Heejddongs vai trò hệ sơ cấp, hệ thứ cấp dùng để xử lý đầy đủ máy tính PC Thiết kế phần cứng hệ thu tín kênh 19 20 21 CHƯƠNG 8: BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ - SỐ VÀ TÍN HIỆU SỐ - TƯƠNG TỰ 8.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ BIẾN ĐỔI SỐTƯƠNG TỰ Để thực nhiệm vụ biến đổi tín hiệu từ dạng tín hiệu số sàn tín hiệu dạng tín hiệu tương tự cần sử dụng biến DAC Nguyên lý chung biến đổi DAC xây dựng theo phương pháp khác nhau, pp lấy tổng dòng điện trở trọng số phổ biến Bộ biến đổi DAC có thành phần chủ yếu:1 nguồn điện áp chuẩn Uch, đóng vai trò thước đo đơn vijbieens đổi.2 điện trở trọng số tạo dòng điện theo hệ nhị phân qua khóa chuyển mạch điện tử mạch khuếch đại thuật toán Tuy nhiên phương pháp có độ điện áp lớn đặt vào mạch khuyếch đại thuật toán , ngta dùng khóa đổi chiều để khắc phục khó khăn 8.2 nguyên tắc hoạt động biến đổi tương tự-số 22 Bộ biến đổi tương tự-số ADC đóng vai trò qtrong hthong xử lý thông tin mà luồng tín hiệu đưa vào hệ vi xử lý tín hiệu dạng tương tự thực chức lượng tử hóa mã hóa Lượng tử hóa gán giá trị tín hiệu tương tự vào vùng giá trị rời xảy trình lượng tử hóa Mã hóa gán giá trị nhị phân cho giá trị rời rạc sinh trình lượng tử hóa Một ADC n bit xậy dựng theo phương pháp trực tiếp gián tiếp thực tế thường sd loại ADC xấp xỉ liên tiếp, ưu điểm tgian chuyển đổi tỉ lệ thuận với số lượng bit mã số, thgian thiết lập ghi xấp xỉ liên tiếp không phụ thuộc vào độ lớn điện áp cần chuyển đổi 8.3 biến đổi ADC bit 0809 Là ADC thông dụng sd rộng rãi có đầu vào tương tự đầu bit số chuyển đổi theo phương pháp xấp sỉ liên tiếp đặc trưng bản: Đầu có đệm trạng thái để ghép trực tiếp vào kênh liệu hệ VXL Dải tín hiệu lối vào tương tự 5v nguồn nuôi +5v mở rộng thang đo giải pháp kỹ thuật cho mạch cụ thể Không đòi hỏi điều chỉnh “0” Thời gian biến đổi 100nano s Sai số +/- ½ LSB Sử dụng nguồn nuôi đơn +5V, hiệu suất cao Đảm bảo sai số tuyến tính dải nhiệt độ từ -40 đến +85 độ, 8.4 biến đổi ADC 12 BIT AD574A để giảm sai số biến đổi tín hiêu tương tự số đòi hỏi chuyển đổi ADC phải có độ phân giải cao Cấu trúc: tiêu kỹ thuật: Độ phân giải 12 bit, thời gian biến đổi 25 us Trong dải nhiệt độ -55 đến +125 độ có sai só tuyến tính.tiêu thụ nguồn lượng thấp: 390mW Được thiết kế thành hần chip LSI gồm mạch tương tự mạch số chip thứ 1laf chuyển đổi ADC 12 bit 23 AD565A hiệu suất cao tạo điện áp chuẩn chip thứ sử dụng mạch LCI gồm ghi xấp xỉ liên tục , điều khiển logic, đệm trạng thái , tạo xung nhịp, hiệu chỉnh đầu vào, so sánh có độ trôi thấp CHƯƠNG 2: BỘ VI XỬ LÝ 16 bit 80286 INTEL 2.1 tổ chức phần cứng vxl 80286 cấu trúc chung gồm đặc điểm bản: - tần số xung nhịp 16MHz - khả địa hóa 16MB nhớ vật lý GB nhớ ảo - có chế độ hoạt động chế độ thực chế độ ảo - có khả làm việc với đồng xử lý ghi: Gồm 15 ghi 16bit chia thành nhóm: Nhóm ghi đa năng: AX,DX, CX,BX, SI,DI Nhóm ghi quản lý mảng: CS,DS,SS,ES Nhóm lệnh điều khiển trạng thái F, CF,PE, AF,ZF,SF,OF, TF,DF, NT, IOLP,IP 2.3 quản lý nhớ thực vxl, nhớ thực: không gian nhớ chế độ địa thực alf không gian nhớ mà vxl quản lý trực tiếp giá trị trỏ cặp ghi mảng ghi OFFSET quy định Không gian nhớ cực đại phụ thuộc vào số bit kênh địa mà vxl dành cho chế đọ 2.4 quản lý nhớ ảo? không gian nhớ chế độ địa ảo không gian nhớ mà vxl quản lý vượt dung lượng không gian nhớ thực nhiều cho phép chuyển giá trị địa ảo thành địa thực cho nhớ trung tâm Nguyên tắc chế độ địa ảo phương thức tạo mảng nhớ mảng nhớ định nghĩa tập hợp ngăn nhớ liên tiếp dung lượng không 64 kb., mảng trao đổi nhớ trung tâm nhớ Mỗi mảng xác định từ tham số: điaj sở , kích thước mảng dung lượng mảng nhớ đặc quyền thâm nhập 24 Quản lý nhớ ảo thực nhờ có ghi quản lý nhớ đặc biệt ... khăn cho vi c vi t sửa ngôn ngữ assembly đời dễ đọc dễ hiểu vi t từ gợi nhớ or ký hiệu hình thức 3.2 thành phần assembly file nguồn assembly Gồm tập hợpcác phát biểu hợp ngữ phát biểu vi t dòng,... assembly chức không lớn chương trình nguồn assem vi t đơn giản , cần thủ tục chức lớn lớn chương trình nguồn vi t dạng phức tạp cấu trúc CHƯƠNG HỆ VI XỬ LÝ ON-CHIP 9.1 CẤU TRÚC CỦA HỆ VI XỬ... ngắt vi xử lý Chế độ ngắt vi xử lý: chế độ đặc biệt mà vxl trang bị tạo chế điều khiển mềm dẻo , linh hoạt hệ có thiết bị ngoại vi nối hoạt động.bản thân chế độ ngắt chế dộ dị Như vxl thực công vi cj