Kỹ thuật vi xử lý Microprocessors Giảng viên: Phạm Ngọc Nam â DHBK 2005 Your instructor /Chapte r1 Bộ môn kỹ thuật điện tử tin học Office: C9-401 Email: pnnam-fet@mail.hut.edu.vn • Research: FPGA, PSoC, hệ nhúng Trí tuệ nhân tạo • Education: K37 điện tử-ĐHBK Hà nội (1997) Master trí tuệ nhân tạo 1999, Đại học K.U Leuven, vương quốc Bỉ Đề tài: Nhận dạng chữ viết tay Tiến sỹ kỹ thuật chuyên ngành điện tử-tin học, 9/ 2004, Đại học K.U Leuven, Vương Quốc Bỉ Đề tài: quản lý chất lượng dịch vụ ứng dụng đa phương tiện tiên tiến © DHBK 2005 Nội dung môn học Giới thiệu chung hệ vi xử lý Bộ vi xử lý Intel 8088/8086 Lập trình hợp ngữ cho 8086 Tổ chức vào liệu Ngắt xử lý ngắt Truy cập nhớ trực tiếp DMA Các vi xử lý thực tế /Chapte r1 © DHBK 2005 Tài liệu tham khảo /Chapte r1 • Slides • Văn Thế Minh, Kỹ thuật vi xử lý, Nhà xuất giáo dục, 1997 • Barry B Brey, The Intel Microprocessors: 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium and Pentium Pro Processor: Architecture, Programming, and Interfacing, Fourth Edition, Prentice Hall, 1997 • Qch Tuấn Ngọc cộng sự, Ngơn ngữ lập trình Assembly máy vi tính IBM-PC, tập, Nhà xuất giáo dục, 1995 • Cảm ơn giáo sư Rudy Lauwereins cho phép sử dụng slides ơng © DHBK 2005 Mục đích mơn học /Chapte r1 • Nắm cấu trúc, nguyên lý hoạt động vi xử lý hệ vi xử lý • Có khả lập trình hợp ngữ cho vi xử lý • Có khả lựa chọn vi xử lý thích hợp cho ứng dụng cụ thể • Nắm vi xử lý thực tế © DHBK 2005 Bài tập lớn thi /Chapte r1 • Bài tập lớn: thiết kế ứng dụng vi điều khiển: 20% tổng số điểm Làm theo nhóm 2-6 sinh viên Nộp danh sách nhóm vào 3/1 Các nhóm trình bày ý tưởng 17/1 • Kiểm tra: 10% kiểm tra khơng báo trước dự đủ kết > 5: điểm thiếu trở lên: không thi lần • Thi học kỳ: câu lý thuyết, câu tập (lập trình thiết k) 70% tng s im â DHBK 2005 • • • Chương Giới thiệu chung hệ vi xử lý /Chapte r1 Lịch sử phát triển vi xử lý máy tính Phân loại vi xử lý Các hệ đếm dùng máy tính ( nhắc lại) Giới thiệu sơ lược cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý © DHBK 2005 Chương Giới thiệu chung hệ vi xử lý /Chapte r1 • Lịch sử phát triển vi xử lý máy tính Thế Thế Thế Thế Thế Thế hệ hệ hệ hệ hệ hệ -1: The early days (…-1642) 0: Mechanical (1642-1945) 1: Vacuum tubes (1945-1955) 2: Discrete transistors (1955-1965) 3: Integrated circuits (1965-1980) 4: VLSI (1980-?) • Phân loại vi xử lý • Các hệ đếm dùng máy tính ( nhắc lại) • Giới thiệu sơ lược cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý © DHBK 2005 Chương Giới thiệu chung hệ vi xử lý /Chapte r1 • Lịch sử phát triển vi xử lý máy tính Thế Thế Thế Thế Thế Thế hệ hệ hệ hệ hệ hệ -1: The early days (…-1642) 0: Mechanical (1642-1945) 1: Vacuum tubes (1945-1955) 2: Discrete transistors (1955-1965) 3: Integrated circuits (1965-1980) 4: VLSI (1980-?) • Phân loại vi xử lý • Các hệ đếm dùng máy tính ( nhắc lại) • Giới thiệu sơ lược cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý © DHBK 2005 10 /Chapte r1 Thế hệ -1: The early days (…-1642) • Bàn tính, abacus, sử dụng để tính tốn Khái niệm giá trị theo vị trí xử dụng © DHBK 2005 Chương Giới thiệu chung hệ vi xử lý 70 /Chapte r1 • Lịch sử phát triển vi xử lý máy tính • Phân loại vi xử lý • Các hệ đếm dùng máy tính ( nhắc lại) Thập phân, Nhị phân, Hệ 8, Hệ 16 Cộng, trừ, nhân, chia Các số âm Số nguyên, số thực, BCD, ASCII • Giới thiệu sơ lược cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý â DHBK 2005 S nguyờn (integer) bit unsigned: đến 255 signed : -128 đến 127 ( bù hai) • 16 bit unsigned: đến 65535 (216-1) signed : -32768 (215) đến 32767 (215-1) • 32 bit unsigned: đến 232-1 signed : -231 đến 231-1 71 /Chapte r1 © DHBK 2005 Little endian big endian 72 /Chapte r1 • Số 1234 H lưu trữ nhớ bit? FFFFH FFFFH 0101H 12H 0101H 34H 0100H 34H 0100H 12H 0000H little endian Intel microprocessors 0000H big endian Motorola microprocessors © DHBK 2005 73 /Chapte r1 Số thực (real number, floating point number) • Ví dụ: 1,234=1,234*100=0,1234*101= • 11,01 B= 1,101*21=0,1101*22= mantissa exponent • Real number: (m, e) , e.g (0.1101, 2) Single precision: 32 bit Double precision: 64 bit © DHBK 2005 74 /Chapte r1 Số thực (real number, floating point number) • IEEE-754 format cho single-precision 31 30 S 23 22 biased exponent e fraction f of normalized mantissa sign bit: dương, âm bit biased exponent= exponent + 127 24 bit mantissa chuẩn hoá = bit ẩn + 23 bit fraction Mantissa chuẩn hố: có giá trị : 1.f Ví dụ: biểu diễn 0.1011 dạng IEEE-754 Sign bit s=0 chuẩn hoá mantissa: 0.1011=1.011*2-1 Biased exponent: -1 + 127=126=01111110 IEEE format: 01111110 0110000000000000000000 © DHBK 2005 75 /Chapte r1 Số thực (real number, floating point number) • IEEE-754 format cho double-precision 63 62 S 52 51 biased exponent e fraction f of normalized mantissa sign bit: dương, âm 11 bit biased exponent= exponent + 1023 53 bit mantissa chuẩn hoá = bit ẩn + 52 bit fraction single precision: double precision: (-1)s x 2e-127 x (1.f)2 (-1)s x 2e-1023 x (1.f)2 © DHBK 2005 76 /Chapte r1 Số thực (real number, floating point number) Single Precision Double Precision Machine epsilon 2-23 or 1.192 x 10-7 2-52 or 2.220 x 10-16 Smallest positive 2-126 or 1.175 x 10-38 2-1022 or 2.225 x 10-308 Largest positive (2- 2-23) 2127 or 3.403 x 1038 (2- 2-52) 21023 or 1.798 x 10308 significant digits 15 significant digits Decimal Precision © DHBK 2005 77 /Chapte r1 BCD • Binary Coded Decimal number BCD chuẩn (BCD gói, packed BCD): 1 byte biểu diễn số BCD Ví dụ: 25: 0010 0101 BCD khơng gói (unpacked BCD) : 1 byte biểu diễn số BCD ví dụ: 25: 00000010 00000101 Decimal digit BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 © DHBK 2005 78 /Chapte r1 ASCII • American Standard Code for Information Interchange (7-bit code) b3b2b1b0 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 NU L SOH ST X ET X EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI DL E DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SY N ET B CAN EM SU B ESC FS GS RS US SP ! “ # $ % & ‘ ( ) * + , / : ; < = > ? @ A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ ‘ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u V w x y z { | } ~ DE L â DHBK 2005 • • Chương Giới thiệu chung hệ vi xử lý 79 /Chapte r1 Lịch sử phát triển vi xử lý máy tính Phân loại vi xử lý Các hệ đếm dùng máy tính ( nhắc lại) Giới thiệu sơ lược cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý Hệ vi x lý â DHBK 2005 Chương Giới thiệu chung hệ vi xử lý 80 /Chapte r1 Lịch sử phát triển vi xử lý máy tính Phân loại vi xử lý Các hệ đếm dùng máy tính ( nhắc lại) Giới thiệu sơ lược cấu trúc hoạt động hệ vi xử lý Hệ vi xử lý © DHBK 2005 Hệ vi xử lý 81 /Chapte r1 Bus liệu Bus điều khiển Bộ nhớ Memory Vi xử lý CPU Phối ghép vào/ra (I/O) Bus địa DRAM SRAM ROM EEPROM Flash Intel 80X86 Motorola 680X PowerPC ISA EISA PCI VESA SCSI USB Thiết bị vào/ra Màn hình Máy in Bàn phím Con chuột Ổ cứng Ổ mềm CD-ROM DVD © DHBK 2005 82 /Chapte r1 Hệ vi xử lý • CPU Đơn vị số học logic (Arithmetic Logical Unit) Đọc mã lệnh Thực phép toán số học Cộng, trừ, nhân chia Thực phép toán logic Giải mã lệnh And, or, compare Đơn vị điều khiển (Control Unit) Thực lệnh Các ghi (Registers) Lưu trữ liệu trạng thái q trình thực lệnh © DHBK 2005 Hệ vi xử lý 83 /Chapte r1 • Memory ROM: khơng bị liệu, chứa liệu điều khiển hệ thống lúc khởi động RAM: liệu nguồn, chứa chương trình liệu trình hoạt động hệ thống • Bus liệu 8, 16, 32, 64 bit tùy thuộc vào vi xử lý • Bus địa chỉ: 16, 20, 24, 32, 36 bit số nhớ đánh địa chỉ: 2N Ví dụ: 8088/8086 có 20 đường địa => quản lý 220 bytes=1Mbytes © DHBK 2005 84 /Chapte r1 Hệ vi xử lý Nhà sản xuất Tên vi xử lý Bus liệu Bus địa Khả địa Intel 8088 8086 80186 80286 80386SX 80386DX 80486DX Pentium Pentium Pro Pentium I, II, III, IV 16 16 16 16 32 32 64 64 64 20 20 20 24 24 32 32 32 36 36 1M 1M 1M 16 M 16 M 4G 4G 4G 64 G 64 G Motorola 68000 68010 68020 68030 68040 68060 PowerPC 16 16 32 32 32 64 64 24 24 32 32 32 32 32 16 M 16 M 4G 4G 4G 4G 4G ... /Chapte r1 • Bộ môn kỹ thuật điện tử tin học Office: C9-401 Email: pnnam-fet@mail.hut.edu.vn • Research: FPGA, PSoC, hệ nhúng Trí tuệ nhân tạo • Education: K37 điện tử- ĐHBK Hà nội (1997) ... học K.U Leuven, vương quốc Bỉ Đề tài: Nhận dạng chữ viết tay Tiến sỹ kỹ thuật chuyên ngành điện tử- tin học, 9/ 2004, Đại học K.U Leuven, Vương Quốc Bỉ Đề tài: quản lý chất lượng dịch vụ ứng... r1 • Slides • Văn Thế Minh, Kỹ thuật vi xử lý, Nhà xuất giáo dục, 1997 • Barry B Brey, The Intel Microprocessors: 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium and Pentium Pro Processor: