[r]
(1)L I NÓI Đ UỜ Ầ
Công ngh thông tin đệ ượ ức ng d ng r ng rãi nhi u lĩnh v c khoaụ ộ ề ự h c công ngh cu c s ng thọ ệ ộ ố ường nh t Bên c nh kh i lậ ạ ố ượng ph n m m hầ ề ệ th ng ng d ng đ s , công ngh ph n c ng phát tri n vô nhanhố ứ ụ ồ ộ ệ ầ ứ ể chóng Có th nói h th ng máy tính để ệ ố ượ ảc c i thi n nh ng kho ng th iệ ữ ả ờ gian r t ng n, ngày nhanh h n, m nh h n hi n đ i h n.ấ ắ ơ ạ ơ ệ ạ ơ
Nh ng ki n th c c b n v v ph n c ng c a h th ng máy tính lnữ ế ứ ơ ả ề ề ầ ứ ủ ệ ố ln địi h i c p thi t c a nh ng ngỏ ấ ế ủ ữ ười ch n công ngh thông tin làm đ nhọ ệ ị hướng cho ngh nghi p s nghi p khoa h c tề ệ ự ệ ọ ương lai.
Giáo trình K thu t Vi x lý đỹ ậ ử ược vi t c s nh ng gi ng theoế ơ ở ữ ả sát đ cề ương môn h c đọ ược th c hi n t i Khoa Công ngh thông tin tr cự ệ ạ ệ ự thu c Trộ ường đ i h c Thái Nguyên t thành l p đ n nay, luôn đạ ọ ừ ậ ế ược s a ch a, b sung đ đáp ng nhu c u ki n th c c a sinh viên h c t p t i Khoa.ử ữ ổ ể ứ ầ ế ứ ủ ọ ậ ạ
Giáo trình được chia thành chương:
Chương I gi i thi u nh ng ki n th c t ng quan đớ ệ ữ ế ứ ổ ượ ục s d ng k thu tỹ ậ Vi x lý h đ m, cách th c bi u di n thông tin h Vi x lý máyử ệ ế ứ ể ễ ệ ử tính, nh nhìn nh n qua v l ch s phát tri n c a trung tâm Vi x lý.ư ậ ề ị ử ể ủ ử
Chương II gi i thi u c u trúc ho t đ ng c a đ n v x lý trung tâm tớ ệ ấ ạ ộ ủ ơ ị ử ừ μP8085 đ n c u trúc c a Vi x lý h 80x86, c u trúc RISC CISC Doế ấ ủ ử ọ ấ nh ng ng d ng th c t r ng l n đ i s ng, chữ ứ ụ ự ế ộ ớ ờ ố ương II có gi i thi uớ ệ thêm c u trúc ch c c a chip Vi x lý chuyên d ng μC8051.ấ ứ ủ ử ụ
Chương III cung c p nh ng ki n th c v t ch c b nh cho m t h Vi xấ ữ ế ứ ề ổ ứ ộ ớ ộ ệ ử lý, k thu t bỹ ậ ước xây d ng v nh ROM, RAM cho h Vi x lý.ự ỉ ớ ệ ử
Chương IV sâu kh o sát m t s m ch ch c kh l p trình nh m chả ộ ố ạ ứ ả ậ ư ạ đi u n vào/ra d li u song song, m ch u n vào/ra d li u n i ti p,ề ể ữ ệ ạ ề ể ữ ệ ố ế m ch đ nh th i m ch u n ng t.ạ ị ờ ạ ề ể ắ
Chương V gi i thi u c u trúc cách xây d ng, ph i ghép m t s thi tớ ệ ấ ự ố ộ ố ế b vào/ra c b n cho m t h Vi x lý nh bàn phím Hexa, h th ng ch th thanh,ị ơ ả ộ ệ ử ư ệ ố ỉ ị bàn phím máy tính hình.
Cu n giáo trình ch c ch n có nhi u thi u sót, r t mong đ oc s góp ý c aố ắ ắ ề ế ấ ự ự ủ các đ c gi M i ý ki n đóng góp xin g i theo đ a ch :ộ ả ọ ế ử ị ỉ
B môn K thu t máy tính Khoa Cơng ngh Thơng tinộ ỹ ậ ệ Đ i h c Thái Nguyênạ ọ
Thái Nguyên
Ho c theo đ a ch Email ặ ị ỉ dongnt@hn.vnn.vn
(2)M C L CỤ Ụ
M C L CỤ Ụ 3
CHƯƠNG I T NG QUAN V CÁC H VI X LÝỔ Ề Ệ Ử 6
I.1 Các h đ mệ ế
I.1.1 H đ m th p phân (R = 10 - Decimal)ệ ế ậ
I.1.2 H đ m nh phân (R = - Binary)ệ ế ị
I.1.3 H đ m bát phân (R = - Octal)ệ ế
I.1.4 H đ m 16 (R = 16 - Hexa)ệ ế
I.2 Chuy n đ i l n gi a h đ mể ổ ẫ ữ ệ ế
I.2.1 H nh phân h th p phânệ ị ệ ậ
I.2.2 H nh phân h Hexaệ ị ệ 10
I.3 Bi u di n thông tin h Vi x lýể ễ ệ ử 11
I.3.1 Mã hố thơng tin khơng số 11
I.3.2 Mã hố thơng tin số 11
I.3.3 Bi u di n d li u s máy tínhể ễ ữ ệ ố 12
I.3.4 B n ch t v t lý c a thông tin h Vi x lýả ấ ậ ủ ệ 13
I.4 Vài nét v th c hi n phép tính h đ m nh phânề ự ệ ệ ế ị 14
I.4.1 Phép c ng phép trộ 15
I.4.2 Phép nhân phép chia 16
I.5 C u trúc c a h Vi x lý máy vi tínhấ ủ ệ ử 16
I.5.1 Vài nét v l ch s phát tri n trung tâm Vi x lýề ị ể 16
I.5.2 C u trúc c b n c a h Vi x lýấ ả ủ ệ 17
I.5.3 T h Vi x lý đ n máy vi tính PCừ ệ ế 20
CHƯƠNG II CÁC Đ N V VI X LÝ TRUNG TÂMƠ Ị Ử 23
(CPU – CENTRAL PROCESSING UNIT) 23
II.1 Trung tâm Vi x lý ử µ P8085 23
II.1.1 Các nhóm tín hi u ệ µ P8085 25
II.1.2 Khái ni m b n ch t v t lý c a BUS h Vi x lýệ ả ấ ậ ủ ệ 27
II.1.3 Các m ch tr ng thái, m ch ch t m ch khuy ch đ i BUS chi uạ ạ ố ế ề 28
II.1.4 Bi u đ Timing th c hi n l nh c a CPU μP8085ể ự ệ ệ ủ 32
II.1.5 Khái ni m chu kỳ BUSệ 34
II.1.6 Ng t (Interrupt)ắ 35
II.1.7 Truy nh p tr c ti p b nh (Direct Memory Access – DMA)ậ ự ế ộ 36
II.1.8 Vi chương trình (MicroProgram) t p l nh c a ậ ệ ủ µ P8085 37
II.1.9 Vài nét v l p trình cho 8085ề ậ 42
II.1.10 H l nh c a µP8085ệ ệ ủ 43
II.2 Các trung tâm Vi x lý h 80x86ử ọ 46
II.1.1 Mô t chân c a µP8086 tín hi uả ủ ệ 46
II.1.2 C u trúc Trung tâm Vi x lý h 80x86 ấ ọ 48
II.1.3 H th ng ghi ệ ố µ P80x86 50
II.1.4 Các ch đ làm vi c MIN/MAXế ộ ệ 55
II.1.5 Phương th c qu n lý b nh , mode đ a ả ộ ị ỉ 55
(3)II.1.7 Các m ch Multiplexer, m ch Decoder, m ch PLAạ ạ 60
II.1.8 Vài nét v l p trình h p ngề ậ ợ ữ 62
II.3 C u trúc tính c a m t s chip Vi x lý hi n đ i.ấ ủ ộ ố ử ệ ạ 63
II.3.1 C u trúc chip Vi x lý Pentiumấ 65
II.3.2 C u trúc RISC, CISC ấ 69
II.3.3 Qu n lý b nh ả ộ 71
II.3.4 B nh cache ộ 71
II.4 Single-Chip MicroComputer µC8051 72
II.4.1 T ng quanổ 72
II.4.2 Mô t c u trúc ch c năngả ấ ứ 74
II.4.3 L p trình cho µC8051ậ 84
II.4.4 Các kh ng d ng c a µC8051ả ứ ụ ủ 85
CHƯƠNG III B NH TRONG C A H VI X LÝỘ Ớ Ủ Ệ Ử 86
III.1 B nh h Vi x lýộ ớ ệ ử 86
III.1.1 Ph n t nh , vi m ch nh , t nh dung lầ ớ ượng b nh ộ 86
III.1.2 Vài nét v b nh c a h Vi x lý máy tính PCề ộ ủ ệ 87
III.1.3 Phân lo i chip nh ROM, RAMạ 92
III.3 T ch c b nh cho h Vi x lýổ ứ ộ ớ ệ ử 93
III.3.1 T ch c b nh v t lýổ ứ ộ ậ 93
III.3.2 Thi t k v nh cho h Vi x lýế ế ỉ ệ 94
96
CHƯƠNG IV CÁC CHIP KH L P TRÌNHẢ Ậ 97
(PROGRAMMABLE) 97
IV.1 T ng quanổ 97
IV.2 M t s m ch ch c tiêu bi uộ ố ạ ứ ể 97
IV.2.1 M ch vào/ra d li u song song PPI-8255 (Programmable Peripheral Interface).ạ ữ ệ 97
IV.2.2 M ch u n ng t PIC-8259ạ ề ể ắ 102
IV.3.3 M ch đ m đ nh th i đa PIT-8253 (Programmable Interval Timer)ạ ế ị 112
IV.4.4 M ch u n vào/ra n i ti p đ ng b /d b USART-8251 (Universalạ ề ể ố ế ộ ị ộ Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) 118
CHƯƠNG V THI T B VÀO RA C A H VI X LÝẾ Ị Ủ Ệ Ử 131
V.1 Bàn phím Hex Keyboard 131
V.2 Ghép n i bàn phím v i h Vi x lýố ớ ệ ử 135
V.2.1 H th ng bàn phím c a máy vi tínhệ ố ủ 135
V.2.2 Quá trình truy n d li u t bàn phím cho CPU ề ữ ệ 136
V.3 M ch u n l p trình ch th 7-segmentsạ ề ể ậ ỉ ị 137
V.4 Màn hình (Monitor) 139
V.4.1 Màn hình ng tia âm c c CRT (Cathode Ray Tube)ố ự 139
V.4.2 Ghép n i hình v i h Vi x lýố ệ 140
V.4.3 B u n hình CRTCộ ề ể 141
PH L CỤ Ụ 144
PH L C AỤ Ụ 144
(4)T 2-14 giá tr làm tròn l y 10 s sau d u ph yừ ị ấ ố ấ ẩ 148 PH L C CỤ Ụ 149
(5)CHƯƠNG I T NG QUAN V CÁC H VI X LÝỔ Ề Ệ Ử I.1 Các h đ mệ ế
H đ m thông d ng nh t đ i s ng h đ m c s 10 (th pệ ế ụ ấ ờ ố ệ ế ơ ố ậ
phân – Decimal), s d ng 10 ký t s t đ n Ngoài ra, s n xu t,ử ụ ự ố ừ ế ả ấ
kinh doanh cịn có s d ng h đ m c s 12 (tá – dozen).ử ụ ệ ế ơ ố
Trong h th ng máy tính, đ x lý, tính tốn, ta s d ng h đ mệ ố ể ử ử ụ ệ ế
c s (nh phân – Binary), h c s (bát phân – Octal), h c s 16ơ ố ị ệ ố ệ ố
(Hexa) Tuy nhiên, vi c nh p d li u hay đ a k t qu x lý, ta l i dùng hệ ậ ữ ệ ư ế ả ử ạ ệ
đ m c s 10.ế ơ ố
M t s ộ ốN m t h đ m b t kỳ có ộ ệ ế ấ n+l ch s , g m ữ ố ồ n chữ
s thu c ph n nguyên ố ộ ầ l ch s thu c ph n th p phân, đữ ố ộ ầ ậ ược tri n khaiể
theo công th c t ng quát:ứ ổ
k n
l k
kR
a
N ∑
− =
= đó:
R c s c a h đ mơ ố ủ ệ ế
ak là tr ng c a ch s v trí th k (0 ọ ủ ữ ố ị ứ ≤ ak < R) { ak }R = {0, 1, 2, 3, …, R – 1}
l, n là s nguyên ố
N = anan-1…a1a0,a-1a-2…a-l
Theo công th c trên, s đứ ố ược bi u di n h đ m khácể ễ ệ ế
nhau s nh sau:ẽ ư
I.1.1 H đ m th p phân (R = 10 - Decimal)ệ ế ậ
{ ak }D = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
(6)SJMP rel (22):Nh y ng n ả ắ
JMP @A+DPTR (12): Nh y gián ti p t tr d li u ả ế ừ ỏ ữ ệ
JZ rel (22): Nh y n u A=0 ả ế
JNZ rel (22): Nh y n u A không b ng ả ế ằ
JC rel (22): Nh y n u c nh đả ế ờ ớ ược đ t ặ
JNC rel (22): Nh y n u c nh không đả ế ờ ớ ược đ t ặ
JB bit,rel (32): Nh y tả ương đ i n u bit tr c ti p đố ế ự ế ược đ t.ặ
JNB bit,rel (32):Nh y tả ương đ i n u bit tr c ti p không đố ế ự ế ược đ t.ặ
JBC bit,rel (32): Nh y tả ương đ i n u bit tr c ti p đố ế ự ế ược đ t, r iặ ồ
xóa bit.
CJNE A,data,rel (32): So sánh d li u tr c ti p v i A nh y n uữ ệ ự ế ớ ả ế
không b ng.ằ
CJNE A,#data,rel (32): So sánh d li u t c th i v i A nh y n uữ ệ ứ ờ ớ ả ế
không b ng.ằ
CJNE Rn,#data,rel
(32): So sánh d li u t c th i v i n i dung ghiữ ệ ứ ờ ộ
Rn nh y n u không b ng.ả ế ằ
CJNE
@Ri,#data,rel
(32): So sánh d li u t c th i v i d li u gián ti p vàữ ệ ứ ờ ữ ệ ế
nh y n u không b ng.ả ế ằ
DJNZ Rn,rel (22): Gi m ghi Rn nh y n u không b ng ả ả ế ằ
DJNZ data (32): Gi m d li u tr c ti p nh y n u khôngả ữ ệ ự ế ả ế
(7)TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
[ ] Nguy n Tăng Cễ ường, Phan Qu c Khánh: ố C u trúc l p trìnhấ ậ h Vi u n 8051ọ ề ể NXB KH&KT hà N i-2004 ộ
[ ] Vũ Ch n H ng: ấ ư Giáo trình Ki n trúc máy tính ế NXB Giao thơng v n t i - Hà N i 2002ậ ả ộ
[ ] Văn Th Minh: ế K thu t Vi x lý – ỹ ậ ử NXB Th ng kê – Hà N iố ộ
1983
[ ] Phòng K thu t s - Vi n Khoa h c Tính tốn Đi u n:ỹ ậ ố ệ ọ ề ể K thu t Vi x lý - ỹ ậ ử Nhà Xu t b n Th ng kê – Hà N i 1983ấ ả ố ộ
[ ] Alan Clements: Principles of Computer Hardware – PWS-KENT Publishing Company – Boston 1992
[ ] Intel® Corporation: Component Data Catalog 1982
[ ] David Hergert, Nancy Thibeault: PC Architecture from Assembly Language To C Prentice-Hall, Inc 1997
[ ] Christopher L Morgan and Mitchell Waite: 8086/8088 16-bit Micrro-Processor Primer – McGraw-Hill, Inc 1982
[ ] V.M Rooney: Microprocessors and Microcomputers - McMilan Publishing Company – New York 1983
[ 10 ] James L., Turley: Advanced 80386 programming techniques -