Thiết kế mạch quang báo dùng KIT VXL, chương 1

Sự phát triển của Vi xử lí có thể chia ra thành 5 thế hệ sau: Thế hệ thứ nhất (1971 - 1973): Năm 1971, trong khi phát triển các vi mạch cho máy tính cầm tay, INTEL đã cho ra đời máy tính đầu tiên là 4004 (4 bit số liệu) và 8008 (8 bit). đặc điểm chung của Vi xử lí thế hệ này này là: Độ dài từ thường là 4 bit (có thể dài thêm). Công nghệ chế tạo PMÓ (tốc độ thấp, giá rẻ, khả năng đưa ra dòng tải nhỏ) Tốc độ thực hiện...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế mạch quang báo dùng KIT VXL, chương 1 CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU CHUNG I .LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA VI XÖÛ LÍ 1. Toùm taét lòch söû phaùt trieån cuûa vi xöû lí: Söï phaùt trieån cuûa Vi xöû lí coù theå chia ra thaønh 5 theá heä sau: Theá heä thöù nhaát (1971 - 1973): Naêm 1971, trong khi phaùt trieån caùc vi maïch cho maùy tính caàm tay, INTEL ñaõ cho ra ñôøi maùy tính ñaàu tieân laø 4004 (4 bit soá lieäu) vaø 8008 (8 bit). ñaëc ñieåm chung cuûa Vi xöû lí theá heä naøy naøy laø: Ñoä daøi töø thöôøng laø 4 bit (coù theå daøi theâm). Coâng ngheä cheá taïo PMOS (toác ñoä thaáp, giaù reû, khaû naêng ñöa ra doøng taûi nhoû) Toác ñoä thöïc hieän leänh laø 1 –10 s/leänh vôùi taàn soá xung ñoàng hoà laø 0,1 – 0,8 MHz. Taäp leänh ñôn giaûn, caàn coù nhieàu vi maïch phuï trôï. Theá heä thöù 2 (1974 - 1977): Ñaïi dieän cho theá heä naøy laø caùc Vi xöû lí 8080, 8085 cuûa INTEL vaø 6800, 6809 cuûa MOTOROLA vaø Z80 cuûa ZILOG. ÔÛ theá heä naøy, caùc Vi xöû lí coù taäp leänh phong phuù hôn, coù khaû naêng phaân bieät ñòa chæ boä nhôù vôùi dung löôïng 64 Kbyte. Moät soá Vi xöû lí coù khaû naêng phaân bieät ñöôc 265 ñòa chæ cho caùc thieát bò ngoaïi vi. Taát caû caùc Vi xöû lí theá heä naøy laø ñöôïc saûn xuaát baèng coâng ngheä NMOS hoaëc CMOS, toác ñoä thöïc hieän leänh laø 1 – 8 s/leänh vôùi taàn soá xung ñoàng hoà laø 1 – 5 MHz. Theá heä thöù 3 (1978 - 1982): Ñaïi dieän cho theá heä naøy laø caùc boä Vi xöû lí 8086/80186/80286 cuûa INTEL vaø 68000 /68010 cuûa MOTOROLA . Ñieåm öu vieät cuûa caùc Vi xöû lí theá heä naøy so vôùi caùc theá tröôùc ñoù laø chuùng coù taäp leänh ña daïng vôùi caùc leänh nhaân, chia vaø leänh thao taùc vôùi chuoãi kí töï. Khaû naêng phaân bieät ñòa chæ cho boä nhôù hoaëc caùc thieát bò ngoaïi vi töø 1 Mbyte ñeán 16 Mbyte. Caùc Vi xöû lí theá heä naøy ñöôïc saûn xuaát baèng coâng ngheä HMOS vaø cho pheùp ñaït ñöôïc toác ñoä töø 0,1 s/leänh - 1s/leänh vôùi taàn soá ñoàng hoà laø 5 – 10 MHz. Theá heä thöù 4 (1983 - 1989): Caùc boä Vi xöû lí ñaïi dieän cho theá heä naøy laø caùc vi xöû lí 32 bit 80386/80486 vaø 64 Bit Pentium cuûa INTEL, caùc vi xöû lí 32 Bit 68020/68030/68040/68060 cuûa MOTOROLA. Ñaëc ñieåm cuûa caùc Vi xöû lí theá heä naøy laø Bus ñòa chæ ñeàu laø 32 Bit vaø coù khaû naêng laøm vieäc vôùi boä nhôù aûo. Caùc boä vi xöû lí naøy ñeàu coù boä quaûn lí boä nhôù (MMU) vaø nhieàu khi coù caû caùc boä ñoàng xöû lí toaùn hoïc ôû beân trong. Caùc Vi xöû lí theá heän naøy ñeàu ñöôïc saûn xuaát baèng coâng ngheä HCMO. Theá heä thöù 5 (1990 - ?): 3. Caáu taïo cô baûn cuûa vi xöû lí: Veà cô baûn vi xöû lí coù theå chia laøm 3 khoái chính:  Ñôn vò soá hoïc – logic (arithmatic – logic unit): Cô sôû cuûa ñôn vò soá hoïc - logic laø moät maïch coäng n bit, maïch coäng naøy coøn ñöôïc môû roäng theâm ñeå thöïc hieän caùc pheùp xöû lí khaùc nhau nhö tính soá buø baäc hai, pheùp tröø, caùc haøm logic.  Caùc thanh ghi (Registers): Thanh ghi gioáng nhö oâ nhôùù beân trong vi xöû lí, ñieåm khaùc bieät ôû choã laø thanh ghi ñöôïc phaân bieät baèng teân thay vì baèng ñòa chæ nhö oâ nhôùù. Thanh ghi duøng ñeå chöùa döõ lieäu, caùc keát quaû trung gian cuûa pheùp tính, soá löôïng thanh ghi aûnh höôûng raát lôùn ñeán toác ñoä xöû lí vì soá laàn truy xuaát boä nhôù seõ ít ñi. Vì vaäy, caùc vi xöû lí hieän ñaïi thöôøng coù nhieàu thanh ghi.  Ñôn vò ñieàu khieån (Control unit): Laø phaàn quan troïng nhaát trong vi xöû lí, moïi hoaït ñoäng cuûa maùy tính ñöôïc phoái hôïp moät caùch chaët cheõ bôûi caùc tín hieäu ñöôïc taïo ra töø ñôn vò ñieàu khieån. Maùy tính thi haønh tuaàn töï töøng chæ thò cuûa chöông trình cho ñeán khi coù leänh döøng hoaëc thao taùc voøng laëp. Chöông trình ñieàu khieån ñöôïc chöùa trong boä nhôù döôùi daïng toå hôïp caùc bit goïi laø maõ ñoái töôïng. Nhöng ñeå deã vieát chöông trình moät chæ thò thöôøng ñöôïc vieát döôùi daïng gôïi nhôù. ÔÛ daïng gôïi nhôù moät chæ thò ñöôïc chia laøm hai phaàn: Maõ coâng taùc (operation code): Cho bieát thao taùc maø vi xöû lí phaûi thöïc hieän. Toaùn haïng (operand): Ñöôïc vieát theo sau maõ coâng taùc, cho bieát vò trí döõ lieäu caàn phaûi xöû lí. ÔÛ daïng maõ ñoái töôïng, moät chæ thò ñöôïc taïo neân töø moät hoaëc nhieàu byte. Byte ñaàu tieân chính laø maõ coâng taùc. Quaù trình thi haønh moät chæ thò ñöôïc chia laøm hai giai ñoaïn: Giai ñoaïn 1: Nhaäp maõ coâng taùc vaøo thanh ghi chæ thò baèng moät chu kì ñoïc döõ lieäu cuûa oâ nhôù coù noäi dung cuûa boä ñeám chöông trình. Giai ñoaïn 2: Thi haønh chæ thò bao goàm caû vieäc ñoïc caùc byte keá tieáp trong boä nhôù (ñoái vôùi caùc chæ thò nhieàu byte). Sau ñoù, caùc toaùn haïng ñöôïc xöû lí theo qui ñònh cuûa maõ coâng taùc. Trong thöïc teá hai giai ñoïan thi haønh chæ thò neâu treân laïi ñöôïc chia laøm nhieàu böôùc nhoû goïi laø vi chæ thò . Ñôn vò ñieàu khieån phaùt ra tín hieäu ñeå ñieàu khieån caùc vi chæ thò theo moät chöông trình goïi laø chöông trình vi moâ. 4 . Ñaëc ñieåm cuûa vi xöû lí: Ñoä daøi töø döõ lieäu (Data word): Ñaây laø ñaëc ñieåm quan troïng cuûa vi xöû lí, noùi leân khaû naêng trao ñoåi döõ lieäu giöõa vi xöû lí vôùi caùc thieát bò khaùc. Hieän nay, coù nhieàu vi xöû lí vôùi ñoä daøi töø döõ lieäu töø: 8bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Baûng döôùi ñaây lieät keâ moät soá vi xöû lí 8 bit thoâng duïng: TEÂN HAÕNG SAÛN XUAÁT 8080, 8085 INTEL MC6800, MOTOROLA MC6802 Z80 ZILOG F8 FAIRCHILD TMS9985 TEXAS INSTRUCTMENT Öu ñieåm cuûa vi xöû lí nhieàu bit laø: Cuøng thôøi gian truy xuaát boä nhôù thì löôïng thoâng tin thì löôïng thoâng tin truyeàn ñi nhieàu hôn. ...