BÀI 1 TỔNG QUAN VỀ VI XỬ LÝ

Vi xử lý gồm các cổng logic giống như các cổng logic được sử dụng trong đơn vịxử lý trung tâm (Central Procecessing Unit) của máy tính số. Do cấu trúc giống như CPUvà được xây dựng từ các mạch vi điện tử nên có tên là vi xử lý: microprocessor. Giốngnhư CPU, microprocessor có các mạch điện tử cho việc điều khiển dữ liệu (data) và tínhtoán dữ liệu dưới sự điều khiển của chương trình. Ngoài ra microprocessor là một đơn vịxử lý dữ liệu....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI 1 TỔNG QUAN VỀ VI XỬ LÝ BÀI GIẢNGMÔN HỌC: VI ĐIỀU KHIỂN 1 BÀI 1. TỔNG QUAN VỀ VI XỬ LÝ1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI XỬ LÝ TỔNG QUAN 1.1.1. Khái niệm 1.1.1.1. Vi xử lý gồm các cổng logic giống như các cổng logic đ ược sử d ụng trong đ ơn v ị xử lý trung tâm (Central Procecessing Unit) của máy tính số. Do c ấu trúc gi ống nh ư CPU và được xây dựng từ các mạch vi điện tử nên có tên là vi xử lý: microprocessor. Gi ống như CPU, microprocessor có các mạch điện tử cho việc điều khiển dữ liệu (data) và tính toán dữ liệu dưới sự điều khiển của chương trình. Ngoài ra microprocessor là m ột đ ơn v ị xử lý dữ liệu. Để xử lý dữ liệu, vi xử lý phải điều khiển các mạch logic, để vi xử lý đi ều khi ển các mạch logic thì cần phải có chương trình. Chương trình là tập h ợp các l ệnh đ ể x ử lý dữ liệu, các lệnh đã được lưu trữ trong bộ nhớ. Công việc th ực hi ện l ệnh bao g ồm các bước như sau: đón lệnh từ bộ nhớ, sau đó các mạch logic điều khiển sẽ giải mã lệnh và sau cùng thì các mạch logic điều khiển sẽ thực hiện lệnh sau khi giải mã. Do các lệnh lưu trữ trong bộ nhớ nên có thể thay đổi các lệnh n ếu c ần. Khi thay đổi các lệnh của vi xử lý tức là thay đổi cách thức xử lý d ữ li ệu. Các l ệnh l ưu tr ữ trong bộ nhớ sẽ quyết định công việc mà vi xử lý sẽ làm. Như vậy: Vi xử lý là một vi mạch cỡ lớn hoặc cực lớn với chức năng chính là: là xử lý dữ liệu. Để làm được điều này vi xử lý phải có các mạch logic cho vi ệc x ử lý và điều khiển dữ liệu. Các mạch logic xử lý sẽ di chuyển dữ liệu từ nơi này sang n ơi khác và thực hiện các phép toán trên dữ liệu, mạch logic điều khiển sẽ quyết định m ạch đi ện nào cho việc xử lý dữ liệu. vi xử lý thực hiện một lệnh với trình t ự như sau: đón l ệnh t ừ bộ nhớ, tiếp theo mạch logic điều khiển sẽ giải mã lệnh để xem lệnh đó yêu c ầu vi x ử lý thực hiện công việc gì, sau đó vi xử lý sẽ thực hiện đúng công vi ệc của l ệnh đã yêu cầu, quá trình này được gọi là chu kỳ đón - và - thực hiện. Ngoài chức năng đón và thực hiện lệnh, các mạch logic điều khi ển còn điều khiển các mạch điện giao tiếp bên ngoài kết nối với vi xử lý. vi xử lý cần ph ải có s ự tr ợ giúp của các mạch điện bên ngoài. Các mạch điện dùng để lưu trữ lệnh để vi xử lý xử lý được gọi là bộ nhớ, các mạch điện giao tiếp để di chuyển dữ li ệu từ bên ngoài vào bên trong vi xử lý và xuất dữ liệu từ bên trong vi xử lý ra ngoài được gọi là các thi ết b ị ghép nối vào ra I/O. Lịch sử phát triển của các bộ vi xử lý 1.1.1.2. Vi xử lý là sự kết hợp của 2 kỹ thuật công nghệ quan trọng nhất: đó là máy tính dùng kỹ thuật số (Digital Computer) và các mạch vi điện tử. Hai công ngh ệ này k ết h ợp lại với nhau vào năm 1970, sau đó các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra vi xử lý (Microprocessor). Dựa vào lịch sử phát triển của các bộ vi xử lý ta có thể chia ra làm 4 thế hệ như sau: • Thế hệ thứ nhất (1971 – 1973) 2 Năm 1971 Intel cho ra đời bộ vi xử lý đầu tiên là 4004 (4 bit số li ệu, 12 bit đ ịa ch ỉ)sau đó Intel và các nhà sản xuất khác cũng lần lượt cho ra đời các bộ vi xử lý khác: 4040(4 bit) và 8008 (8 bit) của Intel. PPS – 4 (4 bit) c ủa Rockwell International, IPM – 16 (bit)của National Semiconductor. Đặc điểm chung của các bộ vi xử lý thế hệ này là: Thông thường là 4 bit dữ liệu (cũng có thể dài hơn). - Công nghệ chế tạo PMOS với đặc điểm mật độ phần tử nhỏ, tốc đ ộ ch ậm, giá - rẻ và chỉ có khả năng đưa ra dòng tải nhỏ. Tốc độ thực hiện lệnh: 10 – 60 µs/ lệnh. Với tần số đồng hồ f clk = 0, 1 – 0, 8 - MHz. Tập lệnh đơn giản và phải cần nhiều mạch phụ trợ m ới tạo nên m ột vi xử lý - hoàn chỉnh.• Thế hệ thứ hai (1974 – 1977) Các bộ vi xử lý đại diện cho thế hệ này là vi xử lý 8 bít 6502 c ủa MOSTechnology, 6800 và 6809 của Motorola, 8080 của Intel và đặc biệt là bộ vi xử lý Z80 củaZilog. Các bộ vi xử lý này có tập lệnh phong phú h ơn và th ường có kh ả năng phân bi ệtđịa chỉ bộ nhớ với dung lượng đến 64KB. Có m ột số b ộ vi xử lý còn có kh ả năng phânbiệt được 256 địa chỉ cho các thiết bị ngoại vi (họ Intel và Zilog). Chúng đã được sử dụngrộng rãi trong công nghiệp và nhất là để tạo ra các máy tính 8 bit n ổi ti ếng m ột th ời nh ưApple II Commodore 64. Tất cả các vi xử lý thời kỳ này đều đ ược chế t ạo b ằng côngnghệ NMOS (mật độ phân tử trên một đơn vị diện tích cao hơn so v ới công ngh ệ PMOS)hoặc CMOS (tiết kiệm điện năng tiêu thụ) và cho phép đạt được tốc độ từ 1 – 8 µs/ lệnhvới tần ố động hồ 1 – 5 MHz.• Thế hệ thứ ba (1978 – 1982) Đại diện là các bộ vi xử lý 16 bit 8086/80186/0286 c ủa Intel ho ặc 68000/68010 ...