Chương 2 - Máy tính trong hệ thống vi xử lý

Chia sẻ: Kun | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bộ vi xử lý có mặt trong các máy vi tính là sự phát triển tiếp theo của bộ xử lý trung tâm đ-ợc dùng nh- là một bộ phận chủ chốt trong các máy tính của các thế hệ tr-ớc. Để nắm bắt đ-ợc tính liên tục và tính kế thừa của sự phát triển này, tr-ớc khi giới thiệu về các bộ vi xử lý ta để ra một chút thời gian để giới thiệu sơ qua về các loại máy tính nói chung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 2 - Máy tính trong hệ thống vi xử lý

Ch−¬ng 2 M¸y VI tÝnh vμ HÖ thèng vi xö lý Bé vi xö lý cã mÆt trong c¸c m¸y vi tÝnh lμ sù ph¸t triÓn tiÕp theo cña bé xö lý trung t©m ®−îc dïng nh− lμ mét bé phËn chñ chèt trong c¸c m¸y tÝnh cña c¸c thÕ hÖ tr−íc. §Ó n¾m b¾t ®−îc tÝnh liªn tôc vμ tÝnh kÕ thõa cña sù ph¸t triÓn nμy, tr−íc khi giíi thiÖu vÒ c¸c bé vi xö lý ta ®Ó ra mét chót thêi gian ®Ó giíi thiÖu s¬ qua vÒ c¸c lo¹i m¸y tÝnh nãi chung. 1. Tõ m¸y tÝnh lín ®Õn m¸y vi tÝnh Nh− ta ®· biÕt vÒ kiÕn tróc cña m¸y tÝnh nãi chung, mét m¸y tÝnh (computer) th«ng th−êng bao gåm c¸c khèi chøc n¨ng c¬ b¶n nh−: khèi xö lý trung t©m (CPU, central processing unit), bé nhí (M, memory) vμ khèi phèi ghÐp víi thiÕt bÞ ngo¹i vi (I/O, input/output). Tuú theo quy m« phøc t¹p cña c¸c khèi chøc n¨ng kÓ trªn mμ ng−êi ta ph©n c¸c m¸y tÝnh ®iÖn tö ®· vμ ®ang ®−îc sö dông ra thμnh c¸c lo¹i sau: 1.1. M¸y tÝnh lín M¸y tÝnh lín (mainframe) lμ lo¹i m¸y tÝnh ®−îc thiÕt kÕ ®Ó gi¶i c¸c bμi to¸n lín víi tèc ®é rÊt nhanh. Nã th−êng lμm viÖc víi sè liÖu víi ®é dμi tõ 64 bit hoÆc h¬n n÷a vμ ®−îc trang bÞ bé nhí rÊt lín. ChÝnh v× vËy m¸y tÝnh lín còng lín vÒ kÝch th−íc vËt lý. Chóng th−êng ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c hÖ thèng thiÕt bÞ dïng trong qu©n 19
sù hoÆc c¸c hÖ thèng m¸y mãc cña ch−¬ng tr×nh nghiªn cøu vò trô, ®Ó xö lý c¸c th«ng tin trong ngμnh ng©n hμng, ngμnh khÝ t−îng, c¸c c«ng ty b¶o hiÓm... Tiªu biÓu cho lo¹i m¸y tÝnh nμy lμ m¸y IBM 4381, Honeywell DSP8. Lo¹i m¸y m¹nh nhÊt trong sè c¸c m¸y lín ®−îc gäi lμ supercomputer (nh− lo¹i m¸y Y-MP/832 cña Cray). 1.2. M¸y tÝnh con M¸y tÝnh con (minicomputer) lμ mét d¹ng thu nhá vÒ kÝch th−íc còng nh− vÒ tÝnh n¨ng cña m¸y tÝnh lín. Nã ra ®êi nh»m tho¶ m·n c¸c nhu cÇu sö dông m¸y tÝnh cho c¸c øng dông võa ph¶i mμ nÕu dïng m¸y to vμo ®ã th× sÏ g©y ra l·ng phÝ. Do vËy m¸y tÝnh con th−êng lμm viÖc víi c¸c d÷ liÖu cã ®é dμi tõ lμ 32 bit víi tèc ®é chËm h¬n vμ kh¶ n¨ng cña bé nhí h¹n chÕ h¬n. M¸y tÝnh con th−êng dïng cho c¸c tÝnh to¸n khoa häc kü thuËt, gia c«ng d÷ liÖu qui m« nhá hay ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. Tiªu biÓu cho nhãm nμy lμ c¸c m¸y VAX 6360 cña Digital Equipment Corporation vμ MV/8000II cña Data General. 1.3. M¸y vi tÝnh M¸y vi tÝnh (microcomputer) lμ lo¹i m¸y tÝnh rÊt th«ng dông hiÖn nay. Mét m¸y vi tÝnh cã thÓ lμ mét bé vi ®iÒu khiÓn (microcontroller), mét m¸y vi tÝnh trong mét vá vi m¹ch (one-chip microcomputer) hoÆc mét hÖ vi xö lý cã kh¶ n¨ng lμm viÖc víi sè liÖu cã ®é dμi 1 bit, 4 bit, 8 bit, 16 bit. HiÖn nay mét sè m¸y vi tÝnh cã thÓ cã tÝnh n¨ng so s¸nh ®−îc víi m¸y tÝnh con, lμm viÖc víi sè liÖu cã ®é dμi tõ lμ 32 bit (thËm chÝ lμ 64 bit). Ranh giíi ph©n chia gi÷a m¸y vi tÝnh vμ m¸y tÝnh con chÝnh v× thÕ ngμy cμng kh«ng râ nÐt. Mét ®Æc ®iÓm tiªu biÓu dÔ nhËn biÕt cña c¸c lo¹i m¸y vi tÝnh lμ chóng ®Òu sö dông c¸c bé xö lý trung t©m (CPU) ®−îc chÕ t¹o b»ng c«ng nghÖ m¹ch vi ®iÖn tö víi møc ®é tæ hîp lín, m¹ch VLSI (very large scale of integration) mμ ng−êi ta quen gäi lμ c¸c bé vi xö lý (microprocessor, μP). C¸c bé vi xö lý hiÖn cã trªn thÞ tr−êng th−êng ®−îc xÕp theo c¸c hä phô thuéc vμo c¸c nhμ s¶n xuÊt vμ chóng rÊt ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i. Næi bËt nhÊt trong c¸c hä vi xö lý ®ã lμ 2 hä cña 2 nhμ s¶n xuÊt hμng ®Çu rÊt næi tiÕng trong lÜnh vùc nμy, ®ã lμ hä vi xö lý 80x86 cña Intel vμ hä vi xö lý 680xx cña Motorola. Trong c¸c ch−¬ng sau chóng ta sÏ quan t©m chñ yÕu ®Õn c¸c bé vi xö lý, c¸c m¹ch phô trî vμ c¸c hÖ thèng x©y dùng trªn c¬ së linh kiÖn cña Intel, tuy thÕ sau ®©y ta còng sÏ giíi thiÖu l−ít qua vÒ lÞch sö ph¸t triÓn vμ c¸c ®Æc ®iÓm chung nhÊt cña c¸c thÕ hÖ vi xö lý tõ tr−íc ®Õn nay. Cuèi cïng ta sÏ ®−a ra c¸c b¶ng tæng kÕt, trong ®ã nªu ra c¸c th«ng sè chÝnh cña c¸c bé vi xö lý thÕ hÖ gÇn ®©y nhÊt cña 2 nhμ cung cÊp næi tiÕng lμ Intel vμ Motorola. 20
2. Sù ph¸t triÓn cña c¸c bé vi xö lý 2.1. ThÕ hÖ 1 (1971 - 1973) N¨m 1971, trong khi ph¸t triÓn c¸c vi m¹ch dïng cho m¸y tÝnh cÇm tay, Intel ®· cho ra ®êi bé vi xö lý ®Çu tiªn lμ 4004 (4 bit sè liÖu, 12 bit ®Þa chØ). Sau ®ã Intel vμ c¸c nhμ s¶n xuÊt kh¸c còng lÇn l−ît cho ra ®êi c¸c bé vi xö lý kh¸c: 4040 (4 bit) vμ 8008 (8 bit) cña Intel, PPS-4 (4 bit) cña Rockwell International, IPM-16 (16 bit) cña National Semiconductor. §Æc ®iÓm chung cña c¸c vi xö lý thÕ hÖ nμy lμ: • §é dμi tõ th−êng lμ 4 bit (còng cã thÓ dμi h¬n), • C«ng nghÖ chÕ t¹o PMOS víi ®Æc ®iÓm mËt ®é phÇn tö nhá, tèc ®é thÊp, gi¸ rÎ vμ chØ cã kh¶ n¨ng ®−a ra dßng t¶i nhá, • Tèc ®é thùc hiÖn lÖnh: 10- 60 μs/lÖnh víi tÇn sè ®ång hå fclk = 0,1 - 0,8 MHz, • TËp lÖnh ®¬n gi¶n vμ ph¶i cÇn nhiÒu vi m¹ch phô trî míi t¹o nªn mét hÖ vi xö lý hoμn chØnh. 2.2. ThÕ hÖ 2 (1974 - 1977) C¸c bé vi xö lý ®¹i diÖn trong thÕ hÖ nμy lμ c¸c vi xö lý 8 bit 6502 cña MOS Technology, 6800 vμ 6809 cña Motorola, 8080 vμ 8085 cña Intel vμ ®Æc biÖt lμ bé vi xö lý Z80 cña Zilog. C¸c bé vi xö lý nμy cã tËp lÖnh phong phó h¬n vμ th−êng cã kh¶ n¨ng ph©n biÖt ®Þa chØ bé nhí víi dung l−îng ®Õn 64KB. Cã mét sè bé vi xö lý cßn cã kh¶ n¨ng ph©n biÖt ®−îc 256 ®Þa chØ cho c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi (hä Intel vμ Zilog). Chóng ®· ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong c«ng nghiÖp vμ nhÊt lμ ®Ó t¹o ra c¸c m¸y tÝnh 8 bit næi tiÕng mét thêi nh− Apple II vμ Commodore 64. TÊt c¶ c¸c bé vi xö lý thêi kú nμy ®Òu ®−îc s¶n xuÊt b»ng c«ng nghÖ NMOS (víi mËt ®é phÇn tö trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch cao h¬n so víi c«ng nghÖ PMOS) hoÆc CMOS (tiÕt kiÖm ®iÖn n¨ng tiªu thô) cho phÐp ®¹t ®−îc tèc ®é tõ 1-8 μs/lÖnh víi tÇn sè ®ång hå fclk = 1-5 MHz. 2.3. ThÕ hÖ 3 (1978 - 1982) C¸c bé vi xö lý trong thÕ hÖ nμy cã ®¹i diÖn lμ c¸c bé vi xö lý 16 bit 8086/80186/80286 cña Intel hoÆc 68000/68010 cña Motorola. Mét ®iÒu tiÕn bé h¬n h¼n so víi c¸c bé vi xö lý 8 bit thÕ hÖ tr−íc lμ c¸c bé vi xö lý 16 bit cã tËp lÖnh ®a d¹ng víi c¸c lÖnh nh©n, lÖnh chia vμ c¸c lÖnh thao t¸c víi chuçi ký tù. Kh¶ n¨ng ph©n biÖt ®Þa chØ cho bé nhí hoÆc cho thiÕt bÞ ngo¹i vi cña c¸c vi xö lý thÕ hÖ nμy còng lín h¬n (tõ 1 MB ®Õn 16 MB cho bé nhí vμ tíi 64 K ®Þa chØ cho thiÕt bÞ ngo¹i vi ®èi víi hä Intel). §©y lμ c¸c bé vi xö lý ®−îc dïng trong c¸c m¸y IBM PC, PC/XT, PC/AT vμ c¸c m¸y Macintosh cña Apple. PhÇn lín c¸c bé vi xö lý trong thÕ hÖ nμy 21
®Òu ®−îc s¶n xuÊt b»ng c«ng nghÖ HMOS vμ cho phÐp ®¹t ®−îc tèc ®é tõ 0,1-1 μs/lÖnh víi tÇn sè ®ång hå fclk = 5-10 MHz. Trong thêi kú nμy còng xuÊt hiÖn c¸c m¸y vi tÝnh 8 bit trong mét vá nh− 8048/49 vμ 6805R2 (m¹ch nμy cßn cã thªm c¶ ADC 12 bit cho 4 kªnh ®Çu vμo t−¬ng tù) hoÆc c¸c bé vi ®iÒu khiÓn 1 bit trong 1 vá nh− MC 14500B vμ 4 bit trong 1 vá nh− MC 141000. 2.4. ThÕ hÖ 4 (1983 - ?) C¸c bé vi xö lý ®¹i diÖn trong thÕ hÖ nμy lμ c¸c vi xö lý 32 bit 80386/80486 vμ 64 bit Pentium cña Intel, c¸c vi xö lý 32 bit 68020/68030/68040/68060 cña Motorola. §Æc ®iÓm cña c¸c bé vi xö lý thÕ hÖ nμy lμ bus ®Þa chØ ®Òu lμ 32 bit (ph©n biÖt 4 GB bé nhí) vμ cã kh¶ n¨ng lμm viÖc víi bé nhí ¶o. Ng−êi ta còng ¸p dông c¸c c¬ chÕ hoÆc c¸c cÊu tróc ®· ®−îc sö dông trong c¸c m¸y tÝnh lín vμo c¸c bé vi xö lý: c¬ chÕ xö lý xen kÏ liªn tôc dßng m· lÖnh (pipeline), bé nhí cache (bé nhí Èn), bé nhí ¶o. C¸c bé vi xö lý nμy ®Òu cã bé qu¶n lý bé nhí (MMU) vμ nhiÒu khi c¶ c¸c bé ®ång xö lý to¸n häc ë bªn trong. ChÝnh nhê c¸c c¶i tiÕn ®ã mμ c¸c bé vi xö lý thÕ hÖ nμy cã kh¶ n¨ng c¹nh tranh ®−îc víi c¸c m¸y tÝnh nhá trong rÊt nhiÒu lÜnh vùc øng dông. PhÇn lín c¸c bé vi xö lý thÕ hÖ nμy ®Òu ®−îc s¶n xuÊt b»ng c«ng nghÖ HCMOS. Mét sè th«ng sè chÝnh cña c¸c bé vi xö lý cña Intel vμ Motorola ®−îc cho trong b¶ng 2.1 vμ 2.2. B¶ng 2.1.a. C¸c bé vi xö lý 16 bit cña Intel 8086 8088 80286 N¨m s¶n xuÊt 6/1978 1979 2/1982 fclk max (®ång hå nhÞp) 10 Mhz 10 Mhz 20 Mhz MIPS (triÖu lÖnh/s) 0,33 0,33 1,2 Sè transistor 29.000 29.000 134.000 Bus sè liÖu 16 bit 8 bit 16 bit Bus ®Þa chØ 20 bit 20 bit 24 bit Kh¶ n¨ng ®Þa chØ 1 MB 1 MB 16 MB Sè ch©n 40 40 68 ChÕ ®é bé nhí ¶o kh«ng kh«ng cã Cã bé qu¶n lý bé nhí ë bªn kh«ng kh«ng cã trong §ång xö lý to¸n häc 8087 8087 80287 22
B¶ng 2.1.b. C¸c bé vi xö lý 32 bit cña Intel 386DX 386SX 486DX 486SX 486DX2 Pentium N¨m s¶n xuÊt 10/1985 6/1988 4/1989 4/1991 3/1992 5/1993 fclk max (®ång hå nhÞp) 40 Mhz 33MHz 50MHz 25MHz 66 Mhz 100 Mhz MIPS (triÖu lÖnh/s) 6 2,5 20 16,5 52 112 Sè transistor 275.000 275.000 1,2 triÖu 1,18 triÖu 1,2 triÖu 3,1 triÖu Bé nhí Cache Bªn ngoμi, do Bªn ngoμi, do I/Dcache I/Dcache I/Dcache Icache 8KB 82385 ®.khiÓn 82385 ®.khiÓn 8KB 8KB 8KB Dcache 8KB Bus sè liÖu 32 bit 16 bit 32 bit 32 bit 32 bit 64 bit Bus ®Þa chØ 32 bit 24 bit 32 bit 32 bit 32 bit 32 bit Kh¶ n¨ng ®Þa chØ 4 GB 16 MB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB Sè ch©n 132 100 168 168 168 273 ChÕ ®é bé nhí ¶o cã cã cã cã cã cã Cã bé qu¶n lý vμ b¶o vÖ cã cã cã cã cã cã bé nhí ë bªn trong §ång xö lý to¸n häc 80387DX 80387SX bªn trong 80487SX bªn trong bªn trong Ghi chó I/DCache: bé nhí cache (Èn) chung cho lÖnh vμ d÷ liÖu ICache: bé nhí cache cho lÖnh. DCache: bé nhí cache cho d÷ liÖu. B¶ng 2.2. C¸c bé vi xö lý 16/32 bit cña Motorola 68000 68010 68020 68030 68040 68060 N¨m s¶n xuÊt 1979 1983 1984 1987 1989 1994 fclk max (®ång hå nhÞp) 25 Mhz 25 Mhz 33 Mhz 33-50 Mhz 33-40 Mhz 66 Mhz MIPS (triÖu lÖnh/s) 2,4 2,4 6,5 12 39 100 Sè transistor 200.000 1,2 triÖu 2,5 triÖu Bus sè liÖu 16 bit 16 bit 32 bit 32 bit 32 bit 32 bit Bus ®Þa chØ 24 bit 24 bit 32 bit 32 bit 32 bit 32 bit Kh¶ n¨ng ®Þa chØ 16 MB 16 MB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB Sè ch©n 64 hoÆc 68 64 hoÆc 68 114 118 179 223 Bé nhí cache kh«ng Icache 6B Icache 256B Icache 256B Icache 4KB Icache 8KB Dcache 256B Dcache4KB Dcache 8KB ChÕ ®é bé nhí ¶o kh«ng cã cã cã cã cã Cã bé qu¶n lý bé nhë kh«ng kh«ng Bªn ngoμi, do cã cã cã (MMU) á bªn trong 68851 lμm §ång xö lý to¸n häc kh«ng kh«ng 68881/68882 68882 bªn trong bªn trong Ghi chó ICache: bé nhí cache cho lÖnh. DCache: bé nhí cache cho d÷ liÖu. 23
Bªn c¹nh c¸c bé vi xö lý v¹n n¨ng truyÒn thèng th−êng ®−îc dïng ®Ó x©y dùng c¸c m¸y tÝnh víi tËp lÖnh ®Çy ®ñ (complex instruction set computer, CISC) ®· nãi ë trªn, trong thêi gian nμy còng xuÊt hiÖn c¸c bé vi xö lý c¶i tiÕn dïng ®Ó x©y dùng c¸c m¸y tÝnh víi tËp lÖnh rót gän (reduced instruction set computer, RISC) víi nhiÒu tÝnh n¨ng cã thÓ so s¸nh víi c¸c m¸y tÝnh lín ë c¸c thÕ hÖ tr−íc. §ã lμ c¸c bé vi xö lý Alpha cña Digital, PowerPC cña tæ hîp c¸c h·ng Apple-Motorola-IBM... Cã lÏ h·y cßn sím, nh−ng còng ®· cã kh¸ nhiÒu biÓu hiÖn ®Ó cã thÓ nãi ®−îc r»ng sù ra ®êi cña c¸c vi xö lý lo¹i RISC chÝnh lμ sù b¾t ®Çu cho mét thÕ hÖ kh¸c trong lÞch sö ph¸t triÓn cña c¸c bé vi xö lý. 3. Giíi thiÖu s¬ l−îc cÊu tróc vμ ho¹t ®éng cña hÖ vi xö lý Trªn ®©y ta ®· thÊy bé vi xö lý lμ mét thμnh phÇn rÊt c¬ b¶n kh«ng thiÕu ®−îc ®Ó t¹o nªn m¸y vi tÝnh. Trong thùc tÕ bé vi xö lý cßn ph¶i kÕt hîp thªm víi c¸c bé phËn ®iÖn tö kh¸c nh− bé nhí vμ c¸c bé phèi ghÐp vμo/ra ®Ó t¹o nªn mét hÖ vi xö lý hoμn chØnh. CÇn l−u ý r»ng ®Ó chØ mét hÖ thèng cã cÊu tróc nh− trªn, thuËt ng÷ "hÖ vi xö lý" mang ý nghÜa tæng qu¸t h¬n so víi thuËt ng÷ "m¸y vi tÝnh", v× m¸y vi tÝnh chØ lμ mét trong nh÷ng øng dông cô thÓ cña hÖ vi xö lý. H×nh 2.1 giíi thiÖu s¬ ®å khèi tæng qu¸t cña mét hÖ vi xö lý. . Bus d÷ liÖu Bus ®iÒu khiÓn Bé xö lý Phèi ghÐp Bé nhí ThiÕt bÞ vμo thanh ghi trung t©m thanh ghi vμo/ra (Memory) ngoμi trong (CPU) (I/O) ROM-RAM ThiÕt bÞ ra Bus ®Þa chØ H×nh 2.1. S¬ ®å khèi cña hÖ vi xö lý víi c¸c thanh ghi trong vμ ngoμi. Trong s¬ ®å nμy ta thÊy râ c¸c khèi chøc n¨ng chÝnh cña hÖ vi xö lý gåm: 24
+ Khèi xö lý trung t©m (central processing unit, CPU), + Bé nhí b¸n dÉn(memory, M), + Khèi phèi ghÐp víi c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi (input/output, I/O), + C¸c bus truyÒn th«ng tin. Ba khèi chøc n¨ng ®Çu liªn hÖ víi nhau th«ng qua tËp c¸c ®−êng d©y ®Ó truyÒn tÝn hiÖu gäi chung lμ bus hÖ thèng. Bus hÖ thèng bao gåm 3 bus thμnh phÇn. øng víi c¸c tÝn hiÖu ®Þa chØ, d÷ liÖu vμ ®iÒu khiÓn ta cã bus ®Þa chØ, bus d÷ liÖu vμ bus ®iÒu khiÓn. CPU ®ãng vai trß chñ ®¹o trong hÖ vi xö lý. §©y lμ mét m¹ch vi ®iÖn tö cã ®é tÝch hîp rÊt cao. Khi ho¹t ®éng, nã ®äc m· lÖnh ®−îc ghi d−íi d¹ng c¸c bit 0 vμ bit 1 tõ bé nhí, sau ®ã nã sÏ gi¶i m· c¸c lÖnh nμy thμnh d·y c¸c xung ®iÒu khiÓn øng víi c¸c thao t¸c trong lÖnh ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c khèi kh¸c thùc hiÖn tõng b−íc c¸c thao t¸c ®ã. §Ó lμm ®−îc viÖc nμy bªn trong CPU cã thanh ghi dïng ®Ó chøa ®Þa chØ cña lÖnh s¾p thùc hiÖn gäi lμ thanh ghi con trá lÖnh (instruction pointer, IP) hoÆc bé ®Õm ch−¬ng tr×nh (program counter, PC), mét sè thanh ghi ®a n¨ng kh¸c cïng bé tÝnh to¸n sè häc vμ l«gic (ALU) ®Ó thao t¸c víi d÷ liÖu. Ngoμi ra ë ®©y cßn cã c¸c hÖ thèng m¹ch ®iÖn tö rÊt phøc t¹p ®Ó gi¶i m· lÖnh vμ tõ ®ã t¹o ra c¸c xung ®iÒu khiÓn cho toμn hÖ. Bé nhí b¸n dÉn hay cßn gäi lμ bé nhí trong lμ mét bé phËn kh¸c rÊt quan träng cña hÖ vi xö lý. T¹i ®©y (trong ROM) ta cã thÓ chøa ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña toμn hÖ ®Ó khi bËt ®iÖn th× CPU cã thÓ lÊy lÖnh tõ ®©y mμ khëi ®Çu hÖ thèng. Mét phÇn cña ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng, c¸c ch−¬ng tr×nh øng dông, d÷ liÖu cïng c¸c kÕt qu¶ cña ch−¬ng tr×nh th−êng ®−îc ®Ó trong RAM. C¸c d÷ liÖu vμ ch−¬ng tr×nh muèn l−u tr÷ l©u dμi sÏ ®−îc ®Ó ë bé nhí ngoμi. Khèi phèi ghÐp vμo/ra (I/O) t¹o ra kh¶ n¨ng giao tiÕp gi÷a hÖ vi xö lý víi thÕ giíi bªn ngoμi. C¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi nh− bμn phÝm, chuét, mμn h×nh, m¸y in, chuyÓn ®æi sè/t−¬ng tù (D/A converter, DAC) vμ chuyÓn ®æi t−¬ng tù/sè (A/D converter, ADC), æ ®Üa tõ... ®Òu liªn hÖ víi hÖ vi xö lý qua bé phËn nμy. Bé phËn phèi ghÐp cô thÓ gi÷a bus hÖ thèng víi thÕ giíi bªn ngoμi th−êng ®−îc gäi lμ cæng. Nh− vËy ta sÏ cã c¸c cæng vμo ®Ó lÊy th«ng tin tõ ngoμi vμo vμ c¸c cæng ra ®Ó ®−a th«ng tin tõ trong hÖ ra ngoμi. Tuú theo nhu cÇu cô thÓ cña c«ng viÖc, c¸c m¹ch cæng nμy cã thÓ ®−îc x©y dùng tõ c¸c m¹ch l«gic ®¬n gi¶n hoÆc tõ c¸c vi m¹ch chuyªn dông lËp tr×nh ®−îc. Bus ®Þa chØ th−êng cã tõ 16, 20, 24 ®Õn 32 ®−êng d©y song song chuyÓn t¶i th«ng tin cña c¸c bit ®Þa chØ. Khi ®äc/ghi bé nhí CPU sÏ ®−a ra trªn bus nμy ®Þa chØ cña « nhí liªn quan. Kh¶ n¨ng ph©n biÖt ®Þa chØ (sè l−îng ®Þa chØ cho « nhí mμ CPU cã kh¶ n¨ng ph©n biÖt ®−îc) phô thuéc vμo sè bit cña bus ®Þa chØ. VÝ dô nÕu mét CPU cã sè ®−êng d©y ®Þa chØ lμ N =16 th× nã cã kh¶ n¨ng ®Þa chØ ho¸ ®−îc 2N = 65536=64 Kil« « nhí kh¸c nhau (1K = 210 = 1024). Khi ®äc/ghi víi cæng vμo/ra CPU còng ®−a ra trªn bus ®Þa chØ c¸c bit ®Þa chØ t−¬ng øng cña cæng. Trªn s¬ ®å khèi ta dÔ nhËn ra tÝnh 25
mét chiÒu cña bus ®Þa chØ qua chiÒu cña mòi tªn. ChØ cã CPU míi cã kh¶ n¨ng ®−a ra ®Þa chØ trªn bus ®Þa chØ (sau nμy ta sÏ thÊy cßn m¹ch DMAC, m¹ch ®iÒu khiÓn trao ®æi d÷ liÖu trùc tiÕp gi÷a bé nhí - thiÕt bÞ ngo¹i vi còng cã kh¶ n¨ng nμy). Bus d÷ liÖu th−êng cã tõ 8, 16, 20, 24, 32 ®Õn 64 ®−êng d©y tuú theo c¸c bé vi xö lý cô thÓ. Sè l−îng ®−êng d©y nμy quyÕt ®Þnh sè bit d÷ liÖu mμ CPU cã kh¶ n¨ng xö lý cïng mét lóc. ChiÒu mòi tªn trªn bus sè liÖu chØ ra r»ng ®©y lμ bus 2 chiÒu, nghÜa lμ d÷ liÖu cã thÓ ®−îc truyÒn ®i tõ CPU (d÷ liÖu ra) hoÆc truyÒn ®Õn CPU (d÷ liÖu vμo). C¸c phÇn tö cã ®Çu ra nèi th¼ng víi bus d÷ liÖu ®Òu ph¶i ®−îc trang bÞ ®Çu ra 3 tr¹ng th¸i ®Ó cã thÓ ghÐp vμo ®−îc vμ ho¹t ®éng b×nh th−êng víi bus nμy. Bus ®iÒu khiÓn th−êng gåm hμng chôc ®−êng d©y tÝn hiÖu kh¸c nhau. Mçi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cã mét chiÒu nhÊt ®Þnh.V× khi ho¹t ®éng CPU ®−a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi c¸c khèi kh¸c trong hÖ, ®ång thêi nã còng nhËn c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tõ c¸c khèi ®ã ®Ó phèi hîp ho¹t ®éng cña toμn hÖ nªn c¸c tÝn hiÖu nμy trªn trªn h×nh vÏ ®−îc thÓ hiÖn bëi c¸c ®−êng cã mòi tªn theo 2 chiÒu, ®iÒu ®ã kh«ng ph¶i lμ ®Ó chØ tÝnh 2 chiÒu cña mét tÝn hiÖu mμ lμ tÝnh 2 chiÒu cña c¶ nhãm tÝn hiÖu. Ho¹t ®éng cña hÖ thèng vi xö lý trªn còng cã thÓ ®−îc nh×n theo mét c¸ch kh¸c. Trong khi ho¹t ®éng vμ t¹i mét thêi ®iÓm nhÊt ®Þnh, vÒ mÆt chøc n¨ng mçi khèi trong hÖ thèng trªn t−¬ng ®−¬ng víi c¸c thanh ghi trong (n»m trong CPU) hoÆc c¸c thanh ghi ngoμi (n»m r¶i r¸c trong bé nhí ROM, bé nhí RAM vμ trong khèi phèi ghÐp I/O). Ho¹t ®éng cña toμn hÖ thùc chÊt lμ sù phèi hîp ho¹t ®éng cña c¸c thanh ghi trong vμ ngoμi nãi trªn ®Ó thùc hiÖn sù biÕn ®æi d÷ liÖu hoÆc sù trao ®æi d÷ liÖu theo c¸c yªu cÇu ®· ®Þnh tr−íc. 26