Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch định thời PIT 82538254 Trong máy tính có nhiều bộ phận riêng lẻ được ghép nối lại với nhau thành một thể thống nhất. Mỗi bộ phận này có những nhiệm vụ riêng biệt và cách thức hoạt động cũng khác nhau. Sau đây ta sẽ nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch định thời PIT – 82538254 (Programmable Interval Mạch định thời).Ta sẽ tìm hiểu theo ba phần chính như sau:Tổng quan, khái niệm, đặc điểm và chức năng của vi mạch định thời PIT 8253 8254.Sơ đồ chân và chức năng các chân tín hiệu.Sơ đồ khối và chức năng của các khối.
Trang 1BÀI TẬP LỚN Môn: Kiến trúc máy tính
Đề tài:
Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch định thời PIT – 8253/8254 (Programmable Interval Timer)
Nhóm thực hiện: Nhóm 3
Lớp: KTPM5 – K10
Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Thanh Hải
Thành viên trong nhóm: Nguyễn Sỹ Công
Phạm Văn Đô
Bùi Việt Hà
Trần Văn Chung
Trần Mạnh Cường
Trang 2I. Lời mơ đầu
Trong máy tính có nhiều bộ phận riêng lẻ được ghép nối lại với nhau thành một thể thống nhất Mỗi bộ phận này có những nhiệm vụ riêng biệt và cách thức hoạt động cũng khác nhau Sau đây ta sẽ nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch định thời PIT – 8253/8254 (Programmable Interval Mạch định thời).
Ta sẽ tìm hiểu theo ba phần chính như sau:
- Tổng quan, khái niệm, đặc điểm và chức năng của vi mạch định thời PIT 8253/ 8254.
- Sơ đồ chân và chức năng các chân tín hiệu.
- Sơ đồ khối và chức năng của các khối.
II. Khái niệm vi mạch định thời PIT –8253/8254
1 Khái niệm
* Mạch định thời PIT – 8253/8254 là một mạch phụ rất quan trọng trong các
hệ vi xử lý Nó có thể đáp ứng được các yêu cầu ứng dụng khác nhau như đếm thời gian, chia tần số, tạo ra dãy xung
* Được giới thiệu vào năm 1921, lúc đầu chúng được thiết kế chủ yếu cho các
chíp vi xử lý 8080/8085 Intel, nhưng sau đó chúng được sử dụng trong các hệ thống x86 (Hoặc một mạch tương đương nhúng vào trong một chip lớn hơn) được tìm thấy trong tất cả các đời máy tính IBM.
Hiện nay, PIT này không được bao gồm như là một chip riêng biệt trong một máy tính x86 Thay vào đó, chức năng của nó được bao gồm như là một phần của chipset chỉ nam của bo mạch chủ Trong một số chipset hiện đại, sự thay đổi này có thể hiển thị như là sự khác biệt thời gian đo lường trong việctruy cập vào một Pit bằng cách sử dụng không gian địa chỉ I / O x86 Đọc và viết như thanh ghi PIT trong không gian địa chỉ I/O có thể hoàn thành nhanh hơn nhiều.
Bo mạch chủ mới cũng bao gồm truy cập thông qua các chi tiết cấu hình và giao diện nguồn (ACPI), truy cập vào các địa phương trình điều khiển ngắt nâng cao(APIC địa phương), và một sự kiện hẹn
Trang 3giờ chính xác CPU chính nó cũng cung cấp cơ sơ số lượt truy cập Time Stamp Counter (TSC).
Trang 42. Đặc điểm và chức năng
a Đặc điểm
Có 3 bộ đếm 16 bit độc lập Mỗi bộ đếm có tín hiệu xung clock riêng (8254 tương tự như 8253 nhưng có thêm lệnh đọc thanh ghi từ điều khiển CWR)
Cung cấp 6 chế độ ra xung khác nhau
Cho phép đọc lại giá trị bộ đếm
Có thể đếm nhị phân hoặc BCD
b Chức năng
Trang 5 Cập nhật đồng hồ hệ thống: bộ đếm 0 của PIT phát tuần hoàn một ngắt
cứng qua IRQ0 của 8259 để CPU có thể thay đổi đồng hồ hệ thống Bộ đếm hoạt động trong chế độ 2 Ngõ vào được cấp xung clock tần số 1.19318 MHz G0 = 1 để bộ đếm luôn được phép đếm Giá trị ban đầu được nạp là 0 cho phép PIT phát ra xung chính xác với tần số:1.19318/65536 = 18.206Hz Cạnh dương của mỗi xung này sẽ tạo ra một ngắt cứng trong 8259 Yêu cầu này sẽ dẫn tới ngắt 08h để cập nhật đồng hổ hệ thống 18.206 lần trong 1 giây
Làm tươi bộ nhớ: PIT nối với chip DMAC dùng làm tươi bộ nhớ DRAM
Bộ đếm1 sẽ định kỳ kích hoạt kênh 0 của DMAC-8237A để tiến hành 1 chu tr.nh đọc giả làm tươi bộ nhớ Bộ nhớ 1 hoạt động trong chế độ 3 phát sóng vuông với giá trị nạp ban đầu là 18 Do đó sóng vuông được phát ra có tần
số 1,19318 MHz/18 = 66288 Hz (chu kỳ bằng 0.015s) Như vậy cứ sau 15
ms cạnh dương của sóng vuông này sẽ tạo 1 chu kỳ đọc giả để làm tươi bộ nhớ
Phát sóng âm với tần số biến đổi ra loa của PC: Bộ đếm 2 của PIT được
dùng để phát sóng âm ra loa của PC
III. Sơ đồ chân và chức năng các chân.
1. Sơ đồ chân
Trang 62.Chức năng các chân
• D0 D7: 8 chân bit dữ liệu Các chân này được kết nối với bus dữ liệu để CPU có thể đọc và gửi lệnh.
• CLK 0, CLK 1, CLK 2: Ngõ vào xung clock cho các bộ đếm
• OUT 0,OUT 1, OUT 2: Ngõ ra bộ đếm
• GATE 0, GATE 1, GATE 2: Cho phép hay cấm các bộ đếm hoạt động ( =1: cho phép, =0: cấm)
• GND: Chân tiếp đất
• Vcc: Nhập điện áp nguồn
• RD (đảo) ,WR (đảo) : Cho phép CPU đọc / ghi dữ liệu từ / đến các thanh ghi của 8253
• CS (đảo) : Tín hiệu chọn Chip
• A0, A1: Giải mã chọn bộ đếm hay thanh ghi điều khiển, thường được nối với bus địa chỉ của CPU.
IV. Sơ đồ khối và chức năng của các khối.
1. Sơ đồ khối
2.Chức năng các khối
Trang 7 Đệm dư liệu:
Bộ đệm bus dữ liệu có ba chức năng cơ bản:
1. Chương trình chế độ 8253/54.
2. Tải đăng ký số.
3. Đọc các giá trị số.
Điều khiển đọc ghi:
Đọc/ghi logic có 5 tín hiệu: RD (đảo), WR (đảo), CS (đảo) và những dòng địa chỉ A0 và A1 Trong chế độ I/O thiết bị ngoại vi, RD (đảo), và WR (đảo) tín hiệu được kết nối với I/OR và I/OW, tương ứng Trong bộ nhớ ánh xạ I/O, chúng được kết nối với MEMR và MEMW Địa chỉ đường A0 và A1 của CPU thường được kết nối với dòng A0 và A1 8253/54, và CS (đảo) được gắn với một địa chỉ decoded.
Kiểm soát từ đăng ký và đồng hồ được lựa chọn theo các tín hiệu trên dòng A0 và A1.
o Thanh ghi từ điều khiển:
Đăng ký này được truy cập khi dòng A0 và A1 logic 1 Nó được sử dụng để viết một từ lệnh chỉ định số lượt truy cập sẽ được sử dụng (nhị phân hoặc BCD), hoặc là một hoạt động đọc hoặc viết và chế độ của nó.
o Bộ đếm:
Gồm 3 khối có chức năng giống hệt nhau trong hoạt động Số lượt truy cập mỗi bao gồm một lần duy nhất, 16 bit, pre-settable, xuống số lượt truy cập Truy cập có thể hoạt động trong hệ nhị phân hoặc hoặc BCD các đầu vào, các chân và đầu ra được cấu hình bơi việc lựa chọn chế độ lưu trữ trong đăng ký từ kiểm soát Bộ đếm hoạt động hoàn toàn độc lập Các lập trình viên có thể đọc nội dung của bất kỳ 1 trong 3 công tơ
mà không làm phiền các số thực tế trong quá trình.
3.Thanh ghi
PIT 8253 có tất cả 6 chế độ đếm tùy thuộc vào giá trị trong thanh ghi điều khiển.
Trang 8Địa chỉ các thanh ghi của PIT đối với PC là:
động
Trang 9Bảng phân phối hoạt động theo địa chỉ:
Từ địa chỉ
Trang 10 Thanh ghi từ điều khiển của bộ đếm qui định chế độ làm việc và cách nạp
số đếm (nạp)
Đếm số xung đưa vào chân CLK
Điều khiển hoạt động của các bộ đếm bằng tín hiệu từ bên ngoài qua chân GATE
GATE=1: cho phép đếm
GATE=0: kết thúc quá trình
đếm
Tín hiệu xung trên đầu ra OUT qui định: (tùy chế độ)
OUT==0: bắt đầu quá trình
đếm
OUT=1: Kết thúc quá trình đếm (bộ đếm đạt tới 0)
Chế độ 0-Xung ngắt quãng (Interrupt on Terminal Count): tín hiệu ngõ ra ở mức thấp
cho tới khi bộ đếm tràn thì sẽ chuyển lên mức cao
Chế độ 1-Xung phát một lần (Programmable Monoflop): tín hiệu ngõ ra chuyển
xuống mức thấp tại cạnh âm của xung clock đầu tiên và sẽ chuyển lên mức cao khi bộ đếm kết thúc
Trang 11Chế độ 2-Xung xung gai (Rate Generator): tín hiệu ngõ ra xuống mức thấp trong chu
kỳ đầu tiên và sau đó chuyển lên mức cao trong các chu kỳ còn lại
Chế độ 3-Xung xung vuông (Square-Wave Generator): tương tự như chế độ 2 nhưng
xung ngõ ra là sóng vuông khi giá trị đếm chẵn và sẽ thêm một chu kỳ ở mức cao khi giá trị đếm lẻ
Trang 12 Khi GATE=1 bộ đếm bắt đầu đếm ngược Sau khi nạp số đếm N thì đầu ra OUT sẽ:
• N chẵn:
OUT=1 trong N/2 chu kỳ xung xung OUT=0 trong N/2 chu kỳ xung còn lại
• N lẻ:
OUT=1 trong N+1/2 chu kỳ xung xung
OUT=0 trong N-1/2 chu kỳ xung còn lại
Chế độ 4-Xung kích mềm (Software-triggered Pulse): giống như chế độ 2 nhưng
xung Gate không khởi động quá trình đếm mà sẽ đếm ngay khi số đếm ban đầu được nạp Ngõ ra ở mức cao để đếm và xuống mức thấp trong chu kỳ xung đếm Sau đó, ngõ
ra sẽ trở lại mức cao
Trang 13Chế độ 5-Xung kích cứng (Hardware-triggered Pulse): giống như chế độ 2 nhưng
xung Gate không khởi động quá trình đếm mà được khởi động bằng cạnh dương của xung clock ngõ vào Ngõ ra ở mức cao và xuống mức thấp sau một chu kỳ clock khi quá trình đếm kết thúc
Tác động của tín hiệu Gate
Trang 14Kết luận
Trên đây là đề tài mà tôi đã nghiên cứu Sau khi tìm hiểu về đề tài này tôi đã biết thêm được kiến thức về một số loại vi mạch
và chip, thành phần trong CPU, và cụ thể là vi mạch định thời PIT-8253/8254 Tôi thấy đây là kiến thức khá thú vị và bổ ích cho sinh viên nghiên cứu về kiến trúc máy tính.
Song do thời gian nghiên cứu cùng cơ sơ kiến thức vẫn còn hạn chế, nên để hiểu rõ hơn bản chất, nguyên lý, cấu tạo và hoạt động của các thiết bị vẫn khó khăn và sơ sài Mong các bạn và thầy thông cảm,cũng hi vọng với sự góp ý của các bạn
và thầy giáo tôi sẽ hoàn thành đề tài tìm hiểu này của mình.
VI. Danh mục các tài liệu tham khảo
Tài liệu Cấu trúc máy tính & Hợp ngư - Nguyễn Mạnh Hoàng
Giáo trình vi xử lý -Đại học viễn thông
http://www.pci8255.net/8253%20data%20sheet.htm
Trang 15 http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_interval_time r