Bộ vi sử lí Intel 8088

Trước hết cần nói rỏ lý do tại sao ở đâyta lại chọn đích danh bộ vi zử láy 8088 để tìm hiểu mà không phải là bộ vi xử lý nào khác ( điều mà nhiều người khác phải làm ). Thứ nhất, đây là bộ vi xử lý nổi tiếng một thời thuộc họ 80x86 của Intel, nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong các máy IBM PC /XT. Các bộ vi xử lý thuộc họ này sẽ còn được sủ dụng rộng rãi trong hàng chục năm nữa, và vi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bộ vi sử lí Intel 8088 Trang : 1 CHƯƠNG 3 BỘ VI XỬ LÝ INTEL 8088 Sau khi đã tìm hiểu qua về cấu trúc của hệ vi xử lý. Trong chương này tasẽ đi sâu tìm hiểu mọt bộvi xử lý cụ thể và rất điển hình: bộ vi xử lý của Intel. Trước hết cần nói rỏ lý do tại sao ở đâyta lại chọn đích danh bộ vi zử láy8088 để tìm hiểu mà không phải là bộ vi xử lý nào khác ( điều mà nhiều ngườikhác phải làm ). Thứ nhất, đây là bộ vi xử lý nổi tiếng một thời thuộc họ 80x86của Intel, nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong các máyIBM PC /XT. Các bộ vi xử lý thuộc họ này sẽ còn được sủ dụng rộng rãi tronghàng chục năm nữa, và vi tính kế thừa của các sản phẩm trong họ 80x86., cácchương trình viết cho8088 vẫn có thể chạy trên các hệ thống tiên tiến sau này. Thứhai, về góc độ sư phạm thì đây là bộ vi xử lý khá đơn giản và vì việc dạy hiểu nólà tương đối dể đối với những người mới bắt đầu thâm nhập vào lĩnh vực này.Thứ ba, các họvi xử lý tuy có khác nhau nhưng xét cho cùng cũng có khá nhiềuđiểm chủ yếu rất giống nhau. Do đó một khi đã nắm được các vấn đề kỷ thuậtcủa8088, ta sẽ có cơ sở để nắm bắt các kỷ thuật của các bộ vi xử lý khác cùngtrong họ Intel 80x86 hoặc của các họ khác. 1. Giới thiệu cấu trúc bên trong vàhoạt động của bộ vi xử lý 8088. Trước khi giới thiệu tập lệnh và cách thức lập trình cho bộvi xử lý8088hoạt động ta cần phải tìm hiểu kỹ cấu trúc bên trong của nó. Trên hình 3.1 là sơ đồ khối cấu trúc bên trong cảu bộ vi xử lý Intel 8088: 1.1.BIU Và EU theo sơ đồ khối trên hình 3.1 ta thấy bên trong CPU 8088 có 2 khốichính: khối phối ghép ( bus interface unit, BIU ) vàkhối thực hiện lệnh ( executionunit, EU ). Việc chia CPU ra thành 2 phần làm việc đồng thời có liên hệ với nhauqua đệm lệnh làm tăng đáng kể tốc độ xử lý của CPU. Các bus bên trong CPU cónhiệm vụ chuyển tải tín hiệu của các khối khác. Trong số các bus đó có bus dữliệu 16 bit của ALU, bus các tín hiệu điều khiển ở EU và bus trong của hệ thống ởBIU. Trước khi đi ra bus ngoài hoặc đivào bus trong của bộ vi xử l, các tín hiệutruyền trên bus thường được cho đi qua các bộ đệm để nâng cao tính tương thíchcho nối ghép hoặc nâng cao phối ghép. BIU đưa ra địa chỉ, đọc mã lệnh từ bộ nhớ, đọc / ghi dữ liệu từ vào cổnghoặc bộ nhớ. Nói cách khác BIU chịu trách nhiệm đưa địa chỉ ra bus và trao đổi dữliệu với bus. Trong EU ta thấy có một khối điều khiển ( control unit, CU ). Chính tạibên trong khối điều khiển này có mạch giải mã lệnh. Mã lệnh đọc vào từ bộ nhớđược đưa đến đầu vào của bộ giải mã, các thông tin thu được từ đầu ra của nó sẽđược đưa đến mạch tạo xung điều khiển, kết quả là tu thu được các dãy xung khácnhau ( tuỳ theo mã lệnh ) để điều khiển hoạt động của các bộ phận bên trong vàbên ngoài CPU. Trong khối EU còn có khối số học và lôgic ( arithmetic anh logicunit. ALU ) dùng để thực hiện các thao tác khác nhau với các toán hạng của lệnh.Tóm lại, khi CPU hoạt động EU sẽ cung cấp thông tin về địa chỉ cho BIU để khốinày đọc lệnh và dữ liệu, còn bản thân nó thì đọc lệnh và giải mã lệnh. Trong BIU còn có một bộ nhớ đệm lệnh với dung lượng 4 byte dùng đểchứa các mã lệnh đọc được nằm sẵn để chờ EU xử lý ( trong tài liệu của Intel bộđệm lệnh này còn được gọi là hàng đợi lệnh ). Đây là một cấu trúc mới được cấyvào bộ vi xử lý 8086x88 do việc Intel đưa cơ chế xử lý xen kẻ liên tục, dòng mã Trang : 2lệnh ( instruction pipelining ) vào ứng dụng trong các bộ vi xử lý thế hệ mới.Pipeline là một cơ chế đã được ứng dụng từ những năm 60 từ các máy lớn. Nhânđây ta sẽ giới thiệu sơ qua một chút về cơ chế này. Trong các bộ vi xử lý ở các thế hệ trước ( như ở 8085 chẳng hạn ), thôngthường hoạt động của CPU gồm 3 giai đoạn: đọc mã lệnh ( ôpcde fetch ), giải mãlệnh ( đecode ) và thực hiện lệnh ( execution ). Trong một thời điểm nhất định,CPU thế hệ này chỉ có thể thực hiện một trong ba công việc nói trên và vì vậy tuỳtheo từng giai đoạn sẽ có những bộ phận nhất định của CPU ở trạng thái nhàn rỗi.Chẳng hạn, khi CPU giải mã lệnh hoặc khi nó đang thực hiện những lệnh khôngliên quan đến bus ( thao tác nội bộ ) thì các bus không được dùng vào việc gì dẫnđến tình trạng lãng phí khả năng của chúng ( hình 3.2 ). Trong khi đó từ bộ vi xử lý8086/88, Intel sử dụng cơ chế xử lý xen kẻ liên tục dòng mã lệnh thì CPU đượcchia thành 2 khối và có sự phân chia công việc cho từng khối: việc đọc mã lệnh làdo khối BIU thực hiện, việc giải mã lệnh và thực hiện lệnh là do khối EU đảmnhiệm. Các khối chức năng này có khả năng làm việc đồng thời và các bus sẽ liêntục sử dụng: trong khi EU lấy mã lệnh từ bộ đệm 4 byte để giải mã hoặc thựchiện các thao tác nội bộ thì BIU vẫn có thể đọc mã lệnh từ bộ nhớ chính rồi ...