Kỹ thuật vi xử lý - Lý thuyết chương mở đầu

Tài liệu tham khảo giáo trình Kỹ thuật vi xử lý gồm 2 phần - Phần 1 Lý thyết - Chương 1 Các khái niệm cơ bản và cấu trúc chung
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật vi xử lý - Lý thuyết chương mở đầuCHƯƠNG I: CÁC KHÁI NI M CƠ B N VÀ C U TRÚCCHUNG1.1. GI I THI U CHUNG V VI X LÝ 1.1.1. T NG QUAN 1.1.1.1. Khái ni m Vi x lý g m các c ng logic gi ng như các c ng logic ư c s d ng trong ơn v x lý trung tâm (Central Procecessing Unit) c a máy tính s . Do c u trúc gi ng như CPU và ư c xây d ng t các m ch vi i n t nên có tên là vi x lý: microprocessor. Gi ng như CPU, microprocessor có các m ch i n t cho vi c i u khi n d li u (data) và tính toán d li u dư i s i u khi n c a chương trình. Ngoài ra microprocessor là m t ơn v x lý d li u. x lý d li u, vi x lý ph i i u khi n các m ch logic, vi x l ý i u khi n các m ch logic thì c n ph i có chương trình. Chương trình là t p h p các l nh x lý d li u, các l nh ã ư c lưu tr trong b nh . Công vi c th c hi n l nh bao g m các bư c như sau: ón l nh t b nh , sau ó các m ch logic i u khi n s gi i mã l nh và sau cùng thì các m ch logic i u khi n s th c hi n l nh sau khi gi i mã. Do các l nh lưu tr trong b nh nên có th thay i các l nh n u c n. Khi thay i các l nh c a vi x lý t c là thay i cách th c x lý d li u. Các l nh lưu tr trong b nh s quy t nh công vi c mà vi x lý s làm. Như v y: Vi x lý là m t vi m ch c l n ho c c c l n v i ch c năng chính là: là x lý d li u. làm ư c i u này vi x lý ph i có các m ch logic cho vi c x lý và i u khi n d li u. Các m ch logic x lý s di chuy n d li u t nơi này sang nơi khác và th c hi n các phép toán trên d li u, m ch logic i u khi n s quy t nh m ch i n nào cho vi c x lý d li u. vi x lý th c hi n m t l nh v i trình t như sau: ón l nh t b nh , ti p theo m ch logic i u khi n s gi i mã l nh xem l nh ó yêu c u vi x lý th c hi n công vi c gì, sau ó vi x lý s th c hi n úng công vi c c a l nh ã yêu c u, quá trình này ư c g i là chu kỳ ón - và - th c hi n. Ngoài ch c năng ón và th c hi n l nh, các m ch logic i u khi n còn i u khi n các m ch i n giao ti p bên ngoài k t n i v i vi x lý. vi x lý c n ph i có s tr giúp c a các m ch i n bên ngoài. Các m ch i n dùng lưu tr l nh vi x lý x lý ư c g i là b nh , các m ch i n giao ti p di chuy n d li u t bên ngoài vào bên trong vi x lý và xu t d li u t bên trong vi x lý ra ngoài ư c g i là các thi t b ghé p n i vào ra I/O. 1.1.1.2. L ch s phát tri n c a các b vi x lý Vi x lý là s k t h p c a 2 k thu t công ngh quan tr ng nh t: ó là máy tính dùng k thu t s (Digital Computer) và các m ch vi i n t . Hai -1-Biên so n: Ks Dương Qu c Hưng Giáo Trình H Vi i u khi n công ngh này k t h p l i v i nhau vào năm 1970, sau ó các nhà nghiên c u ã ch t o ra vi x lý (Microprocessor). D a vào l ch s phát tri n c a các b vi x lý ta có th chia ra làm 4 th h như sau: • Th h th nh t (1971 – 1973) Năm 1971 Intel cho ra i b vi x lý u tiên là 4004 (4 bit s li u, 12 bit a ch ) sau ó Intel và các nhà s n xu t khác cũng l n lư t cho ra i các b vi x lý khác: 4040 (4 bit) và 8008 (8 bit) c a Intel. PPS – 4 (4 bit) c a Rockwell International, IPM – 16 (bit) c a National Semiconductor. c i m chung c a các b vi x lý th h này là: - Thông thư ng là 4 bit d li u (cũng có th dài hơn). - Công ngh ch t o PMOS v i c i m m t ph n t nh , t c ch m, giá r và ch có kh năng ưa ra dòng t i nh . th c hi n l nh: 10 – 60 µs/ l nh. V i t n s - Tc ng h fclk = 0, 1 – 0, 8 MHz. - T p l nh ơn gi n và ph i c n nhi u m ch ph tr m i t o nên m t vi x lý hoàn ch nh. • Th h th hai (1974 – 1977) Các b vi x lý i di n cho th h này là vi x lý 8 bít 6502 c a MOS Technology, 6800 và 6809 c a Motorola, 8080 c a Intel và c bi t là b vi x lý Z80 c a Zilog. Các b vi x lý này có t p l nh phong phú hơn và thư ng có kh năng phân bi t a ch b nh v i dung lư ng n 64KB. Có m t s b vi x lý còn có kh năng phân bi t ư c 256 a ch cho các thi t b ngo i vi (h Intel và Zilog). Chúng ã ư c s d ng r ng rãi trong công nghi p và nh t là t o ra các máy tính 8 bit n i ti ng m t th i như Apple II Commodore 64. T t c các vi x lý th i kỳ này u ư c ch t o b ng công ngh NMOS (m t phân t trên m t ơn v di n tích cao hơn so v i công ngh PMOS) ho c CMOS (ti t ki m i n năng tiêu th ) và cho phép t t 1 – 8µs/ l nh v i t n ư ct c ng h 1 – 5 MHz. • Th h th ba (1978 – 1982) i di n là các b vi x lý 16 bit 8086/80186/0286 c a Intel ho c 68000/68010 c a Motorola. Các b vi x lý n ...