Bài giảng Giới thiệu hệ vi xử lý tổng quát

2/8/2006 1 CHƯƠNG 1 GiỚI THIỆU HỆ VI XỬ LÝ TỔNG QUÁT 2/8/2006 2 1.1 Sự phát triển của các hệ vi xử lý • Họ vi mạch số và công nghệ – IC thường được phân loại thành SSI, MSI, LSI, VLSI hoặc ULSI – Về công nghệ chế tạo: MOS, TTL, IIL. • Khái niệm máy tính, máy vi tính và vi xử lý – Bao gồm: ALU, control, storage, input, output, trong đó ALU + control = CPU. – CPU có thể chia làm 3 dạng thiết kế: • Multi-chip CPU • Microprocessor (vi xử lý) • Single-chip microprocessor (vi xử lý đơn chip): thường được gọi tắt là microcontroller unit (vi điều khiển). • Lịch sử phát triển vi xử lý 2/8/2006 3 2/8/2006 4 2/8/2006 5 2/8/2006 6 2/8/2006 7 1.2 Sơ đồ khối một hệ vi xử lý cơ bản 2/8/2006 8 2/8/2006 9 2/8/2006 10 2/8/2006 11 1.3 CPU • Các thành phần chính của CPU: – Đơn vị lưu trữ: các thanh ghi, cờ – Đơn vị thực thi: ALU – Đơn vị chuyển tín hiệu: bus – Đơn vị điều khiển • Dạng lệnh • Các cách định địa chỉ 2/8/2006 12 2/8/2006 13 2/8/2006 14 • Thông thường, một lệnh được chia làm ba vùng: – Mã lệnh (opcode): tác vụ cần thực thi – Địa chỉ: bộ nhớ hoặc thanh ghi – Cách định địa chỉ: Cho biết cách thức diễn dịch hoặc tính toán vùng địa chỉ trong lệnh thành địa chỉ toán hạng trước khi thực sự truy xuất toán hạng. Một CPU thường bao gồm các cách định địa chỉ sau: định địa chỉ hiểu ngầm, định địa chỉ tức thời, định địa chỉ thanh ghi, định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi, định địa chỉ trực tiếp, định địa chỉ gián tiếp, định địa chỉ tương đối. • Có 3 tổ chức CPU thông dụng: – 1 thanh ghi tích lũy – Dùng thanh ghi tổng quát – Ngăn xếp 2/8/2006 15 2/8/2006 16 1.4 Bộ nhớ • Bit, byte, word • Các loại bộ nhớ – RAM: SRAM, DRAM – ROM: PROM, EPROM, EEPROM, FlashROM • Bên trong bộ nhớ: 2/8/2006 17 2/8/2006 18 1.5 Ngoại vi • Phân loại ngoại vi: nhập (I), xuất (O) • Bus I/O và các module giao tiếp • Bus I/O và bus bộ nhớ • I/O cách ly và I/O ánh xạ bộ nhớ • Giao tiếp I/O • Các vấn đề truyền dữ liệu • Các phương pháp điều khiển I/O 2/8/2006 19 2/8/2006 20 2/8/2006 21 2/8/2006 22 • Có 2 phương pháp truyền dữ liệu: đồng bộ và bất đồng bộ • Giao thức truyền bất đồng bộ: dùng strobe (từ nguồn hoặc đích) và phương pháp handshake 2/8/2006 23 2/8/2006 24 2/8/2006 25 Bộ thu phải biết trước vận tốc truyền, số bit dữ liệu, bit stop được phát đi 2/8/2006 26 2/8/2006 27 2/8/2006 28 1.6 Bus hệ thống • Bus: là tập hợp các đường tín hiệu mà qua đó data, address hoặc control có thể được truyền đi giữa các thành phần. • Cài đặt bus chung • Chu kỳ đọc bus • Chu kỳ ghi bus Các khái niệm: bus một chiều, bus hai chiều, bus có dồn kênh, tranh chấp bus 2/8/2006 29 2/8/2006 30 Chu kỳ ghi bus: Chu kỳ đọc bus: 2/8/2006 31 2/8/2006 32 1.7 Giải mã địa chỉ 2/8/2006 33 2/8/2006 34 2/8/2006 35 1.8 Định thì • Các qui ước trong giản đồ định thì • Định thì giao tiếp bộ nhớ • Định thì giao tiếp bộ nhớ DRAM Hình 1.40 Các qui ước trong giản đồ định thì 2/8/2006 36 2/8/2006 37 2/8/2006 38Hình 1.43 Giản đồ định thì bus 2/8/2006 39 2/8/2006 40 2/8/2006 41 Định thì đọc DRAM: 2/8/2006 42 1.9 Chương trình • Chương trình và ngôn ngữ lập trình: – Chương trình là danh sách các lệnh hay phát biểu để điều khiển CPU thực hiện công việc xử lý dữ liệu mong muốn. – Có nhiều loại ngôn ngữ lập trình: ngôn ngữ máy, hợp ngữ (cần assembler), ngôn ngữ cấp cao (cần compiler). • Assembler • Lưu đồ chương trình 2/8/2006 43 2/8/2006 44 2/8/2006 45 1.10 Vi điều khiển • Các giới hạn của vi xử lý: – Cần bộ nhớ ngoài để thực thi chương trình. – Không thể giao tiếp trực tiếp với I/O mà cần phải có mạch giao tiếp bên ngoài. • Vi xử lý và vi điều khiển: 2/8/2006 46