Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý: Chương 2 - Ngô Lam Trung

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về kiến trúc của bộ vi xử lý 8088 và 8086, hai dòng chip nền tảng đã định hình ngành công nghiệp máy tính cá nhân. Việc nắm vững cấu trúc bên trong của vi xử lý này là thiết yếu để hiểu cách các hệ thống máy tính hoạt động ở cấp độ cơ bản, đặc biệt là vai trò của 8088 trong sự phát triển của IBM-PC. Mục tiêu chính là trình bày chi tiết về cấu trúc bên trong, mô hình phần mềm, cơ chế quản lý bộ nhớ, cũng như tập lệnh và các chế độ địa chỉ, qua đó trang bị kiến thức nền tảng cho việc lập trình và thiết kế hệ thống sử dụng các bộ vi xử lý này.

Sinh viên và kỹ sư trong lĩnh vực điện tử, kỹ thuật máy tính, khoa học máy tính quan tâm đến kiến trúc bộ vi xử lý, lập trình hợp ngữ và hệ thống nhúng.

Tài liệu này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về kiến trúc của bộ vi xử lý 8088 và 8086, nhấn mạnh sự khác biệt và tương đồng giữa chúng. Mặc dù cả hai đều có cấu tạo tương tự, điểm khác biệt chính nằm ở bus dữ liệu ngoài: 8088 sử dụng bus 8 bit, dẫn đến chi phí thấp hơn và được IBM lựa chọn cho máy tính cá nhân đầu tiên, trong khi 8086 có bus 16 bit cho hiệu năng cao hơn. Cấu trúc bên trong của vi xử lý được chia thành hai đơn vị hoạt động độc lập và song song để tối ưu hóa hiệu suất: Đơn vị nối ghép bus (BIU) và Đơn vị thực hiện (EU). BIU chịu trách nhiệm quản lý tất cả các hoạt động giao tiếp bên ngoài. Nó bao gồm các thanh ghi đoạn, con trỏ lệnh, mạch tạo địa chỉ, và một hàng đợi lệnh (4 byte cho 8088, 6 byte cho 8086). Nhiệm vụ của BIU là tạo và phát địa chỉ, nhận lệnh từ bộ nhớ, trao đổi dữ liệu với bộ nhớ chính và cổng vào-ra, cũng như phát các tín hiệu điều khiển. Trong khi đó, EU tập trung vào việc xử lý các lệnh. EU bao gồm các thanh ghi chung, thanh ghi đệm, Đơn vị số học và logic (ALU), và khối giải mã lệnh. Nhiệm vụ chính của EU là giải mã và thực hiện các lệnh đã được BIU nạp vào. Sự hoạt động đồng thời của BIU và EU giúp tăng tốc độ xử lý bằng cách cho phép nạp lệnh tiếp theo trong khi lệnh hiện tại đang được thực thi. Ngoài ra, tài liệu cũng giới thiệu mô hình phần mềm của 8088/8086, là giao diện mà người lập trình tương tác. Mô hình này bao gồm tập thanh ghi (thanh ghi đoạn, con trỏ, dữ liệu và cờ), không gian nhớ và không gian vào-ra. Việc nắm vững cách các thanh ghi này hoạt động và tổ chức bộ nhớ là cần thiết cho việc lập trình cấp thấp hiệu quả. Nhìn chung, nội dung này cung cấp nền tảng vững chắc về kiến trúc phần cứng và mô hình lập trình của các bộ vi xử lý x86 đời đầu, có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật vi xử lý, lập trình hợp ngữ và phát triển hệ thống nhúng.