Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Chương 1: Máy tính và Hệ vi sử lý cung cấp cho người học các kiến thức: Các thế hệ máy tính, các thế hệ bộ vi xử lý, tổng quan về hệ vi sử lý. Đây là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên Công nghệ thông tin và những ai quan tâm đến lĩnh vực này dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
KỸ THUẬT VI XỬ LÝ Microprocessors Dư Thanh Binh Bộ môn KTMT – Viện CNTT & TT Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Lưu ý tác giả Không tự ý chép hay quảng bá giảng chưa đồng ý tác giả Địa liên hệ tác giả: Dư Thanh Bình Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính Khoa Cơng nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tel: 8696125 – Mobile: 0979859568 Email: binhdt.ktmt@gmail.com binhdt@it-hut.edu.vn Copyright (c) 1/2007 by DTB Mục đích yêu cầu Giúp sinh viên nắm cấu trúc phần cứng cách lập trình điều khiển hoạt động hệ vi xử lý Intel 8088 Làm tiền đề để hiểu hoạt động hệ vi xử lý khác Yêu cầu sinh viên có kiến thức Kỹ thuật điện tử, Điện tử số Kiến trúc máy tính Thời lượng: 45 tiết lý thuyết + 15 tiết thực hành Copyright (c) 1/2007 by DTB Tài liệu tham khảo Văn Thế Minh, "Kỹ thuật Vi xử lý", NXB Giáo Dục, 1997 Quách Tuấn Ngọc, Đỗ Tiến Dũng, Nguyễn Quang Khải, "Lập trình hợp ngữ (Assembly) máy vi tính IBM-PC" (sách dịch), NXB Giáo Dục, 1998 Copyright (c) 1/2007 by DTB Nội dung môn học Chương 1: Máy tính hệ vi xử lý Chương 2: Biểu diễn thơng tin máy tính Chương 3: Bộ vi xử lý Intel 8088 Chương 4: Lập trình hợp ngữ với 8088 Chương 5: Nối ghép 8088 với nhớ Chương 6: Nối ghép 8088 với hệ thống vào-ra Copyright (c) 1/2007 by DTB Kỹ thuật Vi xử lý Chương MÁY TÍNH VÀ HỆ VI XỬ LÝ Nguyễn Phú Bình Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Cơng nghệ Thơng tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Copyright (c) 1/2007 by DTB Nội dung chương 1.1 Các hệ máy tính 1.2 Các hệ vi xử lý 1.3 Tổng quan hệ vi xử lý Copyright (c) 1/2007 by DTB 1.1 Các hệ máy tính Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn điện tử chân khơng (1946 - 1955) Thế hệ 2: Máy tính dùng transistor (1956 - 1965) Thế hệ 3: Máy tính dùng mạch tích hợp (1966 1980) Thế hệ 4: Máy tính dùng mạch tích hợp VLSI (1981 - nay) Copyright (c) 1/2007 by DTB Máy tính dùng đèn điện tử 1946: John Mauchley J.Presper Eckert chế tạo ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) - máy tính điện tử đa đầu tiên: Gồm gần 18000 đèn điện tử chân không 1500 rơle điện tử Nặng 30 tấn, chiếm diện tích 170m2, tiêu thụ 170KW Có 20 ghi, ghi chứa số thập phân 10 chữ số Xử lý số hệ thập phân Bộ nhớ lưu trữ liệu Hoạt động cách thiết lập vị trí cơng tắc cáp nối Copyright (c) 1/2007 by DTB Đèn điện tử chân không Copyright (c) 1/2007 by DTB 10 Bộ nhớ (tiếp) Bộ nhớ thiết kế sở gồm: ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ không khả biến Chứa chương trình liệu cố định với hệ thống RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ khả biến Chứa thông tin tạm thời Copyright (c) 1/2007 by DTB 45 c Hệ thống vào-ra Chức năng: Trao đổi thông tin hệ vi xử lý với giới bên ngồi Các thành phần chính: Các thiết bị ngoại vi: Chuyển đổi liệu bên bên hệ vi xử lý Các mạch nối ghép vào-ra: Nối ghép thiết bị ngoại vi với hệ vi xử lý Trên mạch nối ghép vào-ra có cổng vào-ra (I/O Port) Mỗi cổng vào-ra đánh địa xác định Thiết bị ngoại vi kết nối trao đổi liệu với hệ vi xử lý thông qua cổng vào-ra Copyright (c) 1/2007 by DTB 46 d Bus truyền thông tin Bus: tập hợp đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin thành phần Độ rộng bus: số đường dây bus truyền thơng tin đồng thời Tính bit Phân loại bus theo chức năng: Bus địa (Address Bus) Bus liệu (Data Bus) Bus điều khiển (Control Bus) Copyright (c) 1/2007 by DTB 47 Bus địa Chức năng: vận chuyển địa từ bên vi xử lý đến nhớ hay mạch nối ghép vào-ra để xác định ngăn nhớ hay cổng vào-ra cần trao đổi thông tin Độ rộng bus địa chỉ: xác định dung lượng nhớ cực đại hệ thống Nếu độ rộng bus địa N bit (gồm N đường dây AN-1, AN-2, , A2, A1, A0) thì: có khả vận chuyển N bit địa đồng thời có khả đánh địa tối đa 2N ngăn nhớ = 2N Byte gọi không gian địa nhớ Copyright (c) 1/2007 by DTB 48 Ví dụ Độ rộng bus địa số vi xử lý Intel 8088/8086 : N = 20 bit KGĐCBN = 220 Byte = MB 80286 : N = 24 bit KGĐCBN = 224 Byte = 16 MB 80386, 80486, Pentium : N = 32 bit KGĐCBN = 232 Byte = GB Pentium II, III, : N = 36 bit KGĐCBN = 236 Byte = 64 GB Copyright (c) 1/2007 by DTB 49 Bus liệu Chức năng: Vận chuyển lệnh từ nhớ đến vi xử lý Vận chuyển liệu thành phần hệ vi xử lý với Độ rộng bus liệu: Xác định số bit liệu trao đổi đồng thời Nếu độ rộng bus liệu M bit (gồm M đường dây DM-1, DM-2, , D2, D1, D0) nghĩa đường bus liệu vận chuyển đồng thời M bit liệu M thường 8, 16, 32, 64 bit Copyright (c) 1/2007 by DTB 50 Ví dụ Độ rộng bus liệu số vi xử lý Intel: 8088 : M = bit 8086, 80286 : M = 16 bit 80386, 80486 : M = 32 bit Các xử lý Pentium : M = 64 bit Copyright (c) 1/2007 by DTB 51 Bus điều khiển Chức năng: vận chuyển tín hiệu điều khiển Các loại tín hiệu điều khiển: Các tín hiệu điều khiển phát từ vi xử lý để điều khiển nhớ hay mạch nối ghép vào-ra Các tín hiệu yêu cầu từ nhớ hay mạch nối ghép vào-ra gửi đến vi xử lý Copyright (c) 1/2007 by DTB 52 Kiến trúc phần mềm Copyright (c) 1/2007 by DTB 53 Ngôn ngữ máy Mỗi vi xử lý có khả thực tập hữu hạn thao tác xác định Mỗi thao tác mã hóa lệnh máy (instruction – gọi thị) Mỗi lệnh máy mã hóa chuỗi số nhị phân Ngơn ngữ chương trình mà máy tính hiểu ngơn ngữ máy Lập trình trực tiếp ngơn ngữ máy vất vả dễ xảy sai sót Copyright (c) 1/2007 by DTB 54 Hợp ngữ (Assembly Language) Là ngơn ngữ lập trình gần với ngơn ngữ máy Sử dụng kí hiệu gợi nhớ để biểu diễn lệnh máy Chương trình dịch hợp ngữ sang ngôn ngữ máy gọi hợp dịch (Assembler) VD: Ngôn ngữ máy (của vi xử lý Intel 8088): 00000101 00000100 00000000 ; cộng vào AX Hợp ngữ: ADD AX, ; cộng vào AX Copyright (c) 1/2007 by DTB 55 Ngơn ngữ lập trình bậc cao Cho phép người lập trình viết chương trình gần với ngơn ngữ tự nhiên so với hợp ngữ Chương trình viết NNLT bậc cao gọi chương trình nguồn (source code) Chương trình chuyển từ chương trình nguồn sang ngơn ngữ máy gọi chương trình dịch Chương trình biên dịch (compiler): Dịch tồn chương trình nguồn sang mã máy Nếu chương trình nguồn có lỗi ngừng việc biên dịch Chương trình thơng dịch (interpreter): Dịch lệnh chương trình nguồn (và thực hiện) Nếu chương trình nguồn có lỗi thực CT gặp lỗi Ngơn ngữ lập trình trực quan (visual programming language): giúp việc xây dựng chương trình nhanh chóng trực quan Copyright (c) 1/2007 by DTB 56 Phần mềm hệ thống Là chương trình điều khiển chung hệ thống, bao gồm: Các chương trình điều khiển cài đặt sẵn nhớ ROM hệ vi xử lý Hệ điều hành: tập hợp chương trình, đảm bảo: Điều khiển việc thực thi chương trình khác Quản lý, phân phối tài nguyên hệ thống Điều khiển thiết bị trình vào-ra Cung cấp giao diện người dùng Các chương trình tiện ích: hỗ trợ thêm cho hệ điều hành Copyright (c) 1/2007 by DTB 57 Phần mềm ứng dụng Là chương trình chạy hệ điều hành cụ thể, phục vụ cho ứng dụng cụ thể Có nhiều loại Ví dụ: số phần mềm ứng dụng chạy hệ điều hành Microsoft Windows: Ứng dụng văn phòng: Microsoft Word, Excel, … Ứng dụng Internet: Internet Explorer, Outlook Express, Opera, … Ứng dụng xử lý ảnh: Photoshop, Corel Draw, … Copyright (c) 1/2007 by DTB 58 Kỹ thuật Vi xử lý HẾT CHƯƠNG Copyright (c) 1/2007 by DTB 59 ... dung chương 1. 1 Các hệ máy tính 1. 2 Các hệ vi xử lý 1. 3 Tổng quan hệ vi xử lý Copyright (c) 1/ 2007 by DTB 24 1. 2 Các hệ vi xử lý Bộ vi xử lý (Microprocessor): vi mạch tích hợp thực chức xử lý... 4004 - vi xử lý bit Copyright (c) 1/ 2007 by DTB 28 Intel 8080 - vi xử lý bit Copyright (c) 1/ 2007 by DTB 29 Intel 80286 - vi xử lý 16 bit Copyright (c) 1/ 2007 by DTB 30 Intel 80386 - vi xử lý... Hà Nội Copyright (c) 1/ 2007 by DTB Nội dung chương 1. 1 Các hệ máy tính 1. 2 Các hệ vi xử lý 1. 3 Tổng quan hệ vi xử lý Copyright (c) 1/ 2007 by DTB 1. 1 Các hệ máy tính Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn