Bài giảng Hệ vi xử lý - Chương 1: Giới thiệu hệ vi xử lý tổng quát

CHƯƠNG 1GiỚI THIỆU HỆ VI XỬ LÝ TỔNG QUÁT11.1 Sự phát triển của các hệ vi xử lýHọ vi mạch số và công nghệIC thường được phân loại thành SSI, MSI, LSI, VLSI hoặc ULSIVề công nghệ chế tạo: MOS, TTL, IIL.Khái niệm máy tính, máy vi tính và vi xử lýBao gồm: ALU, control, storage, input, output, trong đó ALU + control = CPU.CPU có thể chia làm 3 dạng thiết kế:Multi-chip CPUMicroprocessor (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 lý2345600H01H02H03HB398FB101804H05HSP03HPUSH: chuyeån data 45H vaøo STACK 04H458700H01H02H03HB398FB101804H05HSP04H03H45POP: data 45H ñöôïc laáy ra khoûi STACK 71.2 Sơ đồ khối một hệ vi xử lý cơ bản8910111.3 CPUCác thành phần chính của CPU:Đơn vị lưu trữ: các thanh ghi, cờĐơn vị thực thi: ALUĐơn vị chuyển tín hiệu: busĐơn vị điều khiểnDạng lệnhCác cách định địa chỉ121314Thông thường, một lệnh được chia làm ba vùng:Mã lệnh (opcode): tác vụ cần thực thiĐịa chỉ: bộ nhớ hoặc thanh ghiCách 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 lũyDùng thanh ghi tổng quátNgăn xếp15161.4 Bộ nhớBit, byte, wordCác loại bộ nhớRAM: SRAM, DRAMROM: PROM, EPROM, EEPROM, FlashROMBên trong bộ nhớ:17181.5 Ngoại viPhân loại ngoại vi: nhập (I), xuất (O)Bus I/O và các module giao tiếpBus I/O và bus bộ nhớI/O cách ly và I/O ánh xạ bộ nhớGiao tiếp I/OCác vấn đề truyền dữ liệuCác phương pháp điều khiển I/O19202122Có 2 phương pháp truyền dữ liệu: đồng bộ và bất đồng bộGiao thức truyền bất đồng bộ: dùng strobe (từ nguồn hoặc đích) và phương pháp handshake232425Bộ thu phải biết trước vận tốc truyền, số bit dữ liệu, bit stop được phát đi2627281.6 Bus hệ thốngBus: 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 chungChu kỳ đọc busChu kỳ ghi busCác khái niệm: bus một chiều, bus hai chiều, bus có dồn kênh, tranh chấp bus2930Chu kỳ ghi bus:Chu kỳ đọc bus:31321.7 Giải mã địa chỉ3334351.8 Định thìCác qui ước trong giản đồ định thìĐịnh thì giao tiếp bộ nhớĐịnh thì giao tiếp bộ nhớ DRAMHình 1.40 Các qui ước trong giản đồ định thì363738Hình 1.43 Giản đồ định thì bus394041Định thì đọc DRAM:421.9 Chương trìnhChương 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).AssemblerLưu đồ chương trình4344451.10 Vi điều khiểnCác 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:4647