Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Trường Đại học Hàng Hải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM<br /> KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN<br /> <br /> BM.05-QT.DT.04<br /> 15/3/12-REV:0<br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> <br /> TÊN HỌC PHẦN<br /> <br /> :<br /> <br /> KỸ THUẬT VI XỬ LÝ<br /> <br /> MÃ HỌC PHẦN<br /> <br /> :<br /> <br /> 17301<br /> <br /> HỆ ĐÀO TẠO<br /> <br /> :<br /> <br /> ĐẠI HỌC CHÍNH QUY<br /> <br /> Hải Phòng, ngày ..... / .... / 20...<br /> TRƯỞNG KHOA<br /> (hoặc Trưởng đơn vị)<br /> <br /> Hải Phòng, ngày ..... / .... / 20....<br /> TRƯỞNG BỘ MÔN<br /> (hoặc Trưởng bộ phận)<br /> <br /> Hải Phòng, ngày 12/12/2013<br /> NGƯỜI BIÊN SOẠN<br /> <br /> Ts. Lê Quốc Định<br /> <br /> Ths. Ngô Quốc Vinh<br /> <br /> Ths. Phạm Trung Minh<br /> <br /> HẢI PHÒNG, 12/2013<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> Chƣơng 1 : TỔNG QUAN .................................................................................................. 1<br /> 1.2. Tổng quan về Bộ và Hệ vi xử lý ................................................................................. 1<br /> 1.2. Bộ vi xử lý.............................................................................................................. 1<br /> 1.3. Hệ vi xử lý.............................................................................................................. 1<br /> 1.2. Những đặc điểm cấu trúc của bộ vi xử lý .................................................................... 2<br /> 1.2.1. Công suất của bộ vi xử lý..................................................................................... 2<br /> 1.2.2. Những đặc tính nâng cao tốc độ của bộ vi xử lý ................................................... 3<br /> 1.3. Tập lệnh của bộ vi xử lý ............................................................................................. 5<br /> Chƣơng 2 : CẤU TRÚC CÁC BỘ VI XỬ LÝ ................................................................... 6<br /> 2.1. Sơ đồ khối cấu trúc bộ VXL cấp thấp (8bit) ................................................................ 6<br /> 2.1.1. Đơn vị số học – logic ALU .................................................................................. 6<br /> 2.1.2. Các thanh ghi (Registers) ..................................................................................... 6<br /> 2.1.3. Khối logic điều khiển CL ( Control Logic)........................................................... 7<br /> 2.2. Sơ đồ khối cấu trúc bộ VXL công nghệ cao ................................................................ 8<br /> Chƣơng 3: BỘ VI XỬ LÝ INTEL 8088 ............................................................................. 9<br /> 3.1. Cấu trúc bên của bộ vi xử lý 8088. ............................................................................. 9<br /> 3.2. Tập các thanh ghi. .................................................................................................... 11<br /> 3.3. Phương pháp quản lý bộ nhớ .................................................................................... 16<br /> 3.4. Ngắt ......................................................................................................................... 17<br /> 3.4.1. Khái niệm ngắt .................................................................................................. 17<br /> 3.4.2. Các loại ngắt và bảng vector ngắt....................................................................... 18<br /> 3.4.3. Gọi ngắt ............................................................................................................. 21<br /> 3.5. Mã hoá lệnh của bộ vi xử lý 8088 ............................................................................. 21<br /> Chƣơng 4 : LẬP TRÌNH BẰNG HỢP NGỮ VỚI 8088................................................... 24<br /> 4.1. Tổng quan, cấu trúc hợp ngữ (Assembly) ................................................................. 24<br /> 4.1.1. Cú pháp của chương trình hợp ngữ .................................................................... 24<br /> 4.1.2. Khung của một chương trình hợp ngữ ................................................................ 25<br /> 4.2. Dữ liệu trong Assembly ............................................................................................ 29<br /> 4.2.1. Dữ liệu cho chương trình ................................................................................... 29<br /> 4.2.2. Biến và hằng ...................................................................................................... 29<br /> 4.2. Vào/ra trong Assembly ............................................................................................. 31<br /> 4.3. Nhóm lệnh dịch chuyển dữ liệu ................................................................................ 32<br /> 4.3.1. Lệnh Mov (Move) ............................................................................................. 32<br /> 4.3.2. Lệnh LEA (LoadEffectiveAddress).................................................................... 33<br /> 4.3.3. Lệnh chuyển dữ liệu qua cổng: IN và OUT ........................................................ 34<br /> 4.4. Nhóm lệnh tính toán số học ...................................................................................... 35<br /> 4.4.1. Lệnh cộng .......................................................................................................... 35<br /> <br /> 4.4.1. Lệnh trừ............................................................................................................. 35<br /> 4.4.3. Lệnh nhân .......................................................................................................... 35<br /> 4.4.4. Lệnh chia ........................................................................................................... 36<br /> 4.5. Nhóm lệnh chuyển điều khiển .................................................................................. 36<br /> 4.5.1. Lệnh nhẩy không có điều kiện ........................................................................... 36<br /> 4.5.2. Lệnh so sánh ...................................................................................................... 37<br /> 4.5.3. Lệnh nhẩy có điều kiện ...................................................................................... 38<br /> 4.5.4. Lệnh lặp ............................................................................................................ 38<br /> 4.6. Nhóm lệnh Logic ...................................................................................................... 38<br /> 4.6.1. Lệnh And........................................................................................................... 38<br /> 4.6.2. Lệnh OR ............................................................................................................ 39<br /> 4.6.3. Lệnh XOR ......................................................................................................... 39<br /> 4.6.4. Lệnh NOT ......................................................................................................... 39<br /> 4.7. Nhóm lệnh dịch và quay ........................................................................................... 40<br /> 4.7.1. Lệnh dịch........................................................................................................... 40<br /> 4.7.2. Lệnh quay.......................................................................................................... 41<br /> Chƣơng 5 : PHỐI GHÉP 8088 VỚI BỘ NHỚ VÀ TỔ CHỨC VÀO/RA DỮ LIỆU ...... 43<br /> 5.1. Các chân tín hiệu của 8088 và các mạch phụ trợ ....................................................... 43<br /> 5.1.1. Các tín hiệu của 8088 ........................................................................................ 43<br /> 5.1.2. Phân kênh để tách thông tin và việc đệm cho các bus ......................................... 46<br /> 5.1.3. Mạch tạo xung nhịp 8284................................................................................... 47<br /> 5.1.4. Mạch điều khiển bus 8288 ................................................................................. 49<br /> 5.1.5. Biểu đồ thời gian của các lệnh ghi/đọc ............................................................... 50<br /> 5.2. Phối ghép 8088 với bộ nhớ ....................................................................................... 53<br /> 5.2.1. Bộ nhớ bán dẫn .................................................................................................. 53<br /> 5.2.2. Giải mã địa chỉ cho bộ nhớ ................................................................................ 56<br /> 5.2.3. Phối ghép CPU 8088 - 5MHz với bộ nhớ ........................................................... 60<br /> 5.3. Phối ghép 8088 với thiết bị ngoại vi ......................................................................... 61<br /> 5.3.1. Các kiểu phối ghép vào/ra .................................................................................. 61<br /> 5.3.2. Giải mã địa chỉ cho thiết bị vào/ra...................................................................... 62<br /> 5.3.3. Các lệnh vào/ra dữ liệu ...................................................................................... 63<br /> 5.3.4. Mạch phối ghép vào/ra song song lập trình được 8255A .................................... 64<br /> 5.4. Một số phối ghép cơ bản .......................................................................................... 69<br /> 5.4.1. Phối ghép với bàn phím ..................................................................................... 70<br /> 5.4.2. Phối ghép với đèn Led ....................................................................................... 77<br /> <br /> Kỹ thuật vi xử lý<br /> a. Số tín chỉ:<br /> <br /> Mã HP: 17301<br /> 3 TC<br /> <br /> ĐAMH<br /> <br /> BTL<br /> <br /> b. Đơn vị giảng dạy: Bộ môn Kỹ thuật Máy tính<br /> c. Phân bổ thời gian:<br /> - Tổng số (TS):<br /> <br /> 60 tiết.<br /> <br /> - Lý thuyết (LT): 28 tiết.<br /> <br /> - Thực hành (TH):<br /> <br /> 30 tiết.<br /> <br /> - Bài tập (BT):<br /> <br /> 0 tiết.<br /> <br /> - Kiểm tra (KT):<br /> <br /> 2 tiết.<br /> <br /> - Hướng dẫn BTL/ĐAMH (HD):<br /> <br /> 0 tiết.<br /> <br /> d. Điều kiện đăng ký học phần:<br /> Học phần học trước: Kiến trúc máy tính và TBNV, Kỹ thuật lập trình (C)<br /> e. Mục đích, yêu cầu của học phần:<br /> Kiến thức :<br /> - Nắm bắt các kiến thức cơ bản, cấu tạo, nguyên lý của bộ vi xử lý, hệ vi xử lý cùng các<br /> vấn đề liên quan.<br /> - Tìm hiểu cấu trúc nguyên lý thực hiện của các bộ vi xử lý cấp thấp, cấp cao.<br /> - Tìm hiểu cấu trúc, các thành phần, nguyên lý thực thi, tập lệnh của bộ VXL<br /> 8086/8088.<br /> - Sử dụng thành thạo ngôn ngữ lập trình hệ thống (Assembly), ứng dụng trong các bài<br /> toán lập trình điều khiển hệ thống.<br /> - Hiểu được cơ chế phối ghép giữa bộ VXL với các thành phần quan trọng khác trong<br /> hệ thống nhằm tạo thành 1 hệ VXL hoàn chỉnh, ổn định.<br /> Kỹ năng :<br /> - Thành thạo trong việc xác định đặc điểm, thông số, tính chất của các bộ, dòng vi xử lý,<br /> hệ vi xử lý.<br /> - Thành thạo ngôn ngữ lập trình hệ thống, áp dụng cho việc lập trình mức hệ thống.<br /> - Hiểu và thực hiện tốt các cơ chế giải mã lệnh.<br /> - Xác định chính xác các cơ chế giải mã địa chỉ cho bộ nhớ, thiết bị.<br /> - Hiểu và thành thạo việc xác định các chân tin hiệu của bộ vi xử lý trong việc việc ghép<br /> nối với các thành phần khác trong hệ thống.<br /> Thái độ nghề nghiệp:<br /> - Có thái độ ứng xử đúng trong vận hành, khai thác hiệu quả các bộ - hệ vi xử lý.<br /> - Hình thành nhận thức về phân tích, giải quyết các bài toán với các hệ vi xử lý.<br /> f. Mô tả nội dung học phần:<br /> Học phần trang bị các kiến thức về: Các vấn đề cơ bản của các bộ – hệ vi xử lý; Tập<br /> lệnh, các chế độ địa chỉ, lập trình điều khiển hệ thống; Các thành phần phụ trợ và ghép nối vi<br /> xử lý với khối vào ra cơ bản.<br /> g. Người biên soạn: Phạm Trung Minh – Bộ môn Kỹ thuật Máy tính<br /> h. Nội dung chi tiết học phần:<br /> TÊN CHƢƠNG MỤC<br /> Chƣơng 1. Tổng quan<br /> <br /> PHÂN PHỐI SỐ TIẾT<br /> TS<br /> <br /> LT<br /> <br /> 5<br /> <br /> 5<br /> <br /> BT<br /> <br /> TH<br /> <br /> HD<br /> <br /> KT<br /> <br /> TÊN CHƢƠNG MỤC<br /> <br /> PHÂN PHỐI SỐ TIẾT<br /> TS<br /> <br /> LT<br /> <br /> 1.1. Tổng quan về Bộ và Hệ Vi xử lý<br /> <br /> TH<br /> <br /> HD<br /> <br /> KT<br /> <br /> 1.5<br /> <br /> 1.2. Các đặc điểm cấu trúc của hệ Vi xử lý<br /> <br /> BT<br /> <br /> 2.5<br /> <br /> 1.3. Tập lệnh của bộ vi xử lý<br /> <br /> 1<br /> <br /> Nội dung tự học (10t):<br /> - Tự nghiên cứu bài giảng, tài liệu khác về các vấn đề :<br /> • Lịch sử phát triển, đặc tính của các thế hệ bộ vi xử lý.<br /> • Các vi mạch hỗ trợ cho bộ vi xử lý.<br /> - Sử dụng Internet để tìm đọc tài liệu và tóm tắt bằng tiếng<br /> Việt các hệ vi xử lý dòng Pentium và Core của hãng Intel.<br /> - Đọc và tìm hiểu Chương 2 :Cấu trúc của bộ vi xử lý.<br /> Chƣơng 2. Cấu trúc của bộ vi xử lý<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2.1.Bộ vi xử lý cấp thấp (8 bit)<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2.2. Bộ vi xử lý cấp cao (16 bit)<br /> <br /> 1<br /> <br /> Nội dung tự học (4t):<br /> - Tự nghiên cứu bài giảng, tài liệu khác về các vấn đề :<br /> • Cấu trúc một số bộ vi xử lý cấp thấp (thế hệ 1 và 2).<br /> • Cấu trúc một số bộ vi xử lý cấp cao.<br /> • Xác định cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các thành<br /> phần trong các bộ vi xử lý cấp cao (PUIQ, BTC, CU,<br /> MMU, SFU, IU, FPU).<br /> Chƣơng 3. Bộ vi xử lý 8088<br /> <br /> 7<br /> <br /> 6<br /> <br /> 3.1. Cấu trúc bộ vi xử lý 8088<br /> <br /> 1<br /> <br /> 3.2. Tập các thanh ghi<br /> <br /> 1<br /> <br /> 3.3. Ghép nối vào ra<br /> <br /> 1<br /> <br /> 3.4. Ngắt<br /> <br /> 1<br /> <br /> 3.5. Mã hóa lệnh<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> Nội dung tự học (10t):<br /> - Tự nghiên cứu bài giảng, tài liệu khác về các vấn đề :<br /> • Cơ chế, nguyên lý của chu kỳ lệnh trong bộ vi xử lý<br /> 8088.<br /> • Cấu tạo, các thức tổ chức quản lý địa chỉ bộ nhớ. Cơ<br /> chế xử lý địa chỉ vật lý và địa chỉ logic.<br /> • Các loại, số hiệu ngắt được sử dụng cho bộ vi xử lý<br /> 8088.<br /> -Làm 02 bài tập về giải mã lệnh.<br /> Chƣơng 4. Lập trình hợp ngữ<br /> <br /> 34<br /> <br /> 4<br /> <br /> 4.1. Tổng quan, cấu trúc hợp ngữ (Assembly)<br /> <br /> 0.5<br /> <br /> 4.2. Dữ liệu trong Assembly<br /> <br /> 0.5<br /> <br /> 4.3. Vào/ra trong Assembly<br /> <br /> 0.5<br /> <br /> 4.4. Nhóm lệnh dịch chuyển dữ liệu<br /> <br /> 0.5<br /> <br /> 30<br /> <br />