Giáo Trình Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Hữu Lộ phần 5

Chia sẻ: Dqwdqweferg Vgergerghegh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG Chương 2: CẤU TRÚC CHUNG MÁY TÍNH Chương 3: LỚP VẬT LÝ Chương 4 LỚP VI CHƯƠNG TRÌNH Chương 5: LỚP MÁY QUY ƯỚC Chương 6: LỚP MÁY HỆ ĐIỀU HÀNH

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo Trình Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Hữu Lộ phần 5

-53- Caán Truùc Maùy Tính Hình 2.29: Nguyeân taéc hoaït ñoäng maùy in phun boït hôi Hieän nay, ôû caùc maùy tính caù nhaân, maùy in ñöôïc gheùp vôùi PC qua coång song song (parallel port) hay coøn goïi laø coång maùy in (printer port) LPT. Giao tieáp qua coång maùy in cho pheùp ta xuaát ñoàng thôøi 8 bit döõ lieäu ra maùy in neân toác ñoä truyeàn nhanh. Caùc heä thoáng khaùc truyeàn döõ lieäu qua coång maùy in coù theå truyeàn moät laàn 4 bit (xuaát 8 bit song song vaø nhaän 4 bit song song) . Ñieàu naøy xaûy ra do luùc ban ñaàu caùc IBM–PC khoâng quan taâm ñeán vaán ñeà nhaäp döõ lieäu qua coång maùy in vaø goïi caùc coång naøy laø coång 4 bit. Khi caùc heä thoáng PS/2 xuaát hieän, IBM ñöa ra caùc coång song song 8 bit roài sau ñoù caùc coång song song 8 bit söû duïng kyõ thuaät truy xuaát tröïc tieáp boä nhôù DMA (Direct Memory Access). Tuy nhieân chuùng laïi khoâng ñöôïc hoã trôï trong caùc PC chuaån. Caáu hình cuûa caùc coång song song khoâng phöùc taïp nhö caùc coång noái tieáp. Caùc IBM–PC ngay töø ban ñaàu ñaõ coù phaàn meàm heä xuaát nhaäp cô baûn BIOS (Basic Input Output System) cuõng nhö heä ñieàu haønh DOS hoã trôï cho 3 coång maùy in. Baûng ôû hình 2.30 trình baøy caùc ñòa chæ I / O vaø caùc ngaét chuaån cho cuûa coång song song. Heä thoáng LPT LPT Ñia Ngaét bus chuaån thay ï chæ theá coån g 8/16 bit LPT1 --- 3B IRQ7 ISA CH 8/16 bit LPT2 LPT 37 ÒRQ5 ISA 1 8H 8/16 bit LPT2 LPT 27 Khoân ISA 2 8H g coù Hình 2.30:Caùc ñòa chæ I/O vaø caùc ngaét chuaån cuûa coång song song . Hieän nay ôû coång song song khoâng chæ söû duïng ñeå gheùp noái vôùi maùy in maø coøn gheùp noái vôùi caùc thieát bò khaùc nhö caùc thieát bò löu tröõ , LAN adaptor, CD–ROM vaø caû caùc modem. Caùc coång song song taêng cöøông EPP (Enhanced Parallel Port ), caùc coång coù caùc khaû naêng taêng cöôøng ECP (Enhanced Capabilities Port ) giuùp ta naâng toác ñoä truyeàn leân 2 MB/giaây thay vì laø 40–60 KB/giaây vaø 80 --300 KB/giaây ôû caùc coång song song 4 bit vaø 8 bit. Caùc coång EPP vaø ECP ñöôïc caùc coâng ty Microsoft vaø Hewlett Packard hôïp taùc phaùt trieån. Caùc PC coù nhöõng chip “superI/O ( SIO )“ coù theå hoå trôï EPP vaø ECP. Caû hai coång naøy ñeàu ñöôïc xaùc ñònh theo chuaån IEEE 1284 ( ñaây laø chuaån giao tieáp caùc thieát bò ngoaïi vi song song hai chieàu cho maùy tính caù nhaân, xaùc ñònh caùc tính chaát vaät lyù cuûa coång, caùc cheá ñoä truyeàn döõ lieäu, caùc tieâu chuaån veà ñieän v. v.. ), EPP ñöôïc thieát keá cho Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-54- Caán Truùc Maùy Tính LAN adaptor, caùc oå ñóa vaø caùc thieát bò löu tröõ döï phoøng trong khi ECP thieát keá cho caùc maùy in toác ñoä cao vaø coù söû duïng keânh DMA . 6. Ngoõ ra noái tieáp chuaån RS–232–C . Coù haøng chuïc coâng ty cheá taïo maùy tính vaø haøng traêm coâng ty cheá taïo caùc thieát bò ñaàu cuoái. Ñeå thieát bò ñaàu cuoái baát kyø duøng ñöôïc vôùi baát kyø maùy tính naøo , ngöôøi ta cheá ra moät chuaån giao tieáp cho pheùp keát noái giöõa maùy tính vaø thieát bò ñaàu cuoái (Standard computer–terminal- interface ), goïi laø RS–232–C (Reference Standard). Baát kyø thieát bò ñaàu cuoái naøo ñöôïc hoã trôï chuaån giao tieáp RS–232–C ñeàu coù theå keát noái vôùi moät maùy tính baát kyø cuõng ñöôïc hoã trôï chuaån giao tieáp naøy . Caùc thieát bò ñaàu cuoái theo chuaån RS–232–C coù moät boä keát noái chuaån 25 chaân (25–pin). Chuaån RS–232–C ñònh nghóa kích thöôùc cô khí vaø hình daïng boä keát noái, caùc möùc ñieän aùp vaø yù nghóa cuûa töøng tín hieäu treân. Ñeå truyeàn thoâng, moãi maùy tính vaø thieát bò ñaàu cuoái ñeàu coù moät chip goïi laø thu phaùt khoâng ñoàng boä chung UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter ) cuõng nhö maïch logic truy xuaát bus. Ñeå hieån thò moät kyù töï, maùy tính tìm naïp kyù töï töø boä nhôù chính vaø gôûi ñeán UART, sau ñoù UART dòch kyù töï ra treân caùp RS–232–C töøng bit moät. Thöïc teá UART laø moät boä ñoåi töø song song ra noái tieáp, vì toaøn boä moät kyù töï (1 byte) ñöôïc ñöa ñeán UART theo kieåu song song, UART xuaát ra töøng bit moät ôû töøng thôøi ñieåm vôùi moät toác ñoä cho saün. Caùc toác ñoä thöôøng söû duïng laø110, 300, 1200, 2400, 9600 vaø 19200 bit / sec . Trong thieát bò ñaàu cuoái, moät UART khaùc thu nhaän caùc bit vaø taùi taïo laïi toaøn boä kyù töï sau coù hieån thò leân maøn hình. Döõ lieäu nhaäp töø baøn phím cuûa thieát bò ñaàu cuoái ñi qua moät boä chuyeån ñoåi song song ra noái tieáp trong thieát bò ñaàu cuoái, vaø sau ñoù ñöôïc UART taäp hôïp laïi trong maùy tính . Haàu heát chuaån RS–232–C ñònh nghóa 25 ñöôøng tín hieäu nhöng trong thöïc teá chæ coù moät soá ít ñöôïc söû duïng ( haàu heát bò boû qua khi thieát bò ñaàu cuoái ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi maùy tính khoâng qua modem ). Caùc chaân 2 vaø 3 töông öùng vôùi chaân phaùt vaø nhaän döõ lieäu. Moãi chaân ñieàu khieån moät luoàng bit theo moät höôùng (one–way) ngöôïc nhau. Khi baät nguoàn thieát bò ñaàu cuoái hoaëc maùy tính, tín hieäu DTR, döõ lieäu thieát bò ñaàu cuoái saün saøng (Data Terminal Ready), ñöôïc laäp leân 1 ñeå baùo cho modem bieát raèng ñang hoaït ñoäng. Töông töï, modem laäp ñöôøng tín hieäu DSR, döõ lieäu ñöôïc ñaët saün saøng (Data Set Ready), leân 1 ñeå baùo söï hieän dieän. Khi muoán phaùt döõ lieäu, thieát bò ñaàu cuoái hoaëc maùy tính ñöa ñöôøng tín hieäu yeâu caàu phaùt RTS (Request To Send ) leân 1 ñeå yeâu caàu cho pheùp. Neáu modem muoán caáp pheùp, modem seõ ñöa tín hieäu xoaù ñeå phaùt CTS (Clear To Send ), leân 1 ñeå traû lôøi. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-55- Caán Truùc Maùy Tính Caùc chaân cuûa ñaàu noái coång noái tieáp 9 chaân. Chaân Tín Moâ taû I/O hieäu 1 CD Phaùt hieän soùng mang Nhaäp 2 RxD Nhaän döõ lieäu Nhaäp 3 TxD Phaùt döõ lieäu Xuaát 4 DTR Döõ lieäu ñaàu cuoái saün Xuaát saøng 5 SG Noái ñaát … 6 DSR Döõ lieäu ñöôïc ñaët saün Nhaäp saøng 7 RTS Yeâu caàu phaùt Xuaát 8 CTS Xoaù ñeå phaùt Nhaäp 9 RI Tín hieäu chæ baùo rung Nhaäp chuoâng Keát noái 9 chaân thaønh 25 chaân 9 chaân 25 Tín chaân hieäu 1 8 CD 2 3 RxD 3 2 TxD 4 20 DTR 5 7 SG 6 6 DSR 7 4 RTS 8 5 CTS 9 22 RI Hình 2.31 Caùc chaân ra cuaû ñaàu noái 9 chaân vaø keát noái ñoåi 9 chaân thaønh 25 chaân Caùc chaân coøn laïi ñöôïc duøng cho nhöõng traïng thaùi khaùc nhau, ñeå kieåm tra vaø caùc chöùa naêng veà ñònh thì. Caùc baûng trong hình 2.31 chæ roõ nhöõng chaân ra cuûa nhöõng noái noái tieáp 9 chaân vaø keát noái ñoåi 9 thaønh 25 chaân. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-56- Caán Truùc Maùy Tính Chip 8250 UART söû duïng trong caùc maùy tính IBM PC chuaån ban ñaàu vaø hieän vaãn coøn söû duïng trong caùc board noái tieáp giaù thaønh thaáp. Caùc PC AT 286 söû duïng chip 16450 UART, chip naøy thích hôïp hôn ñoái vôùi caùc ñöôøng truyeàn toác ñoä cao so vôùi chip 8250. Tuy nhieân caû hai ñeàu gioáng nhau ñoái vôùi haàu heát caùc phaàn meàm. Chip 16550A UART söû duïng tröôùc tieân trong caùc heä thoáng PS/2, chip naøy coù caùc chöùc naêng gioáng vaø coù chaân töông thích vôùi chip 16450, chæ khaùc laø coù theâm vuøng ñeäm thu phaùt 16 byte trôï giuùp cho nhöõng truyeàn thoâng nhanh hôn vaø cho pheùp nhieàu keânh DMA truy xuaát. Hieän nay chip naøy söû duïng roäng raõi trong caùc IBM PC hoaëc trong caùc heä thoáng töông thích . Chip UART laø thaønh phaàn chuû yeáu coång noái tieáp COM trong caùc IBM PC hieän nay. Khi moät coång noái tieáp ñöôïc caøi ñaët trong heä thoáng, ta phaûi caáu hình coång ñeå söû duïng caùc ñòa chæ I/0 rieâng bieät ( ñòa chæ coång ) vaø caùc yeâu caàu ngaét IRQ ( interrupt request ) ( chi tieát veà ngaét ñöôïc trình baøy trong caùc chöông sau ). Sau ñaây laø nhöõng ñòa chæ coång vaø caùc ngaét chuaån (hình 2.32) Heä thoáng COMx Ñòa chæ IRQ bus coång Taát caû COM1 3F8H IRQ4 Taát caû COM2 2F8H IRQ3 Bus ISA COM3 3E8H IRQ4* Bus ISA COM4 2E8H IRQ3* Hình 2.32 Caùc ñòa chæ coång vaø ngaét chuaån . (* : Thöïc teá neân choïn caùc ngaét khaùc ). Bus ISA ( industry standard architecture ) ban ñaàu laø bus 8–bit cuûa IBM PC cho caùc maùy PC chuaån vaø XT, sau ñoù môû roäng thaønh 16 bit cho IBM PC AT. ISA laø cô sôû cho maùy tính caù nhaân hieän ñaïi vaø laø kieán truùc ban ñaàu ñöôïc söû duïng troïng ñaïi ña soá caùc heä thoáng PC. Chi tieát veà caùc loaïi bus seõ ñeà caäp trong chöông 3. Heä thoáng bus ISA 8–bit coù 8 möùc ngaét trong khi heä thoáng bus ISA 16-bit coù 16 möùc ngaét . Hieän nay Windows 95 hoã trôï tôùi 128 coång noái tieáp, cho pheùp ta söû duïng nhöõng board nhieàu coång noái tieáp trong heä thoáng. Caùc board naøy cho pheùp heä thoáng thu thaäp vaø söû duïng döõ lieäu chung vôùi nhieàu thieát bò vôùi chæ moät khe môû roäng vaø moät ngaét. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-57- Caán Truùc Maùy Tính CHÖÔNG 3: LÔÙP VAÄT LYÙ Caùc maùy tính ñöôïc xaây döïng töø nhöõng chip maïch tích hôïp chöùa caùc phaàn töû chuyeån maïch raát nhoû goïi laø cöûa (gate). Nhöõng cöûa thöôøng duøng nhaát laø AND, OR, NAND, NOR vaø NOT. Caùc maïch logic ñôn giaûn ñöôïc xaây döïng baèng caùch toå hôïp tröïc tieáp caùc coång rieâng reõ trong caùc chip coù ñoä tích hôïp thaáp SSI. Caùc maïch logic phöùc taïp hôn ñöôïc xaây döïng töø nhöõng chip coù ñoä tích hôïp trung bình MSI chuaån nhö : maïch choïn keânh (multiplexer), maïch phaân keânh (demultiplexer), maïch maõ hoùa (encoder), maïch giaûi maõ (decoder), maïch dòch bit (shifter) vaø ALU. Cuõng coù theå laäp trình cho moät daõy logic laäp trình ñöôïc PLA (Programmable Logical Array) ñeå coù caùc haøm ñaïi soá logic tuøy yù. Khi caàn nhieàu haøm ñaïi soá logic, vieäc söû duïng caùc PLA mang laïi hieäu quûa cao hôn nhieàu so vôùi vieäc söû duïng caùc chip SSI. Pheùp toaùn soá hoïc cuûa maùy tính ñöôïc thöïc hieän baèng caùc maïch coäng. Maïch coäng toaøn phaàn 1 bit (full adder) coù theå ñöôïc xaây döïng töø 2 maïch coäng baùn phaàn 1 bit (half adder). Maïch coäng moät töø nhieàu bit (multibit word) ñöôïc xaây döïng baèng caùch noái nhieàu maïch coäng toaøn phaàn 1 bit. Nhöõng boä nhôù ñöôïc söû duïng trong maùy tính laø RAM, ROM, PROM, EPROM vaø EEPROM. Caùc boä nhôù RAM tónh SRAM (static RAM ) khoâng caàn laøm töôi (refresh) nhöng caùc boä nhôù RAM ñoäng DRAM (dynamic RAM) caàn phaûi laøm töôi theo chu kyø ñeå buø laïi söï roø ræ do caùc tuï ñieän kyù sinh treân chip gaây ra. Toaøn boä caùc khaùi nieäm treân thöôøng ñöôïc tìm thaáy trong caùc saùch vaø taøi lieäu veà kyõ thuaät soá, veà maïch soá, do vaäy ta khoâng ñeà caäp laïi ôû ñaây. Noäi dung chính cuûa chöông naøy ñeà caäp ñeán caùc vaán ñeà veà ñôn vò xöû lyù trung taâm CPU (central processing unit) vaø ñaëc bieät laø caùch moät chip CPU giao tieáp vôùi boä nhôù vaø caùc thieát bò ngoaïi vi. I. CAÙC CHIP VI XÖÛ LYÙ VAØ CAÙC BUS Trong phaàn naøy, tröôùc tieân chuùng ta xem xeùt moät soá khía caïnh chung cuûa caùc boä vi xöû lyù (microprocessor) töø goùc caïnh lôùp vaät lyù, keå caû caùc chaân ra (pinout) (yù nghóa cuûa caùc tín hieäu treân caùc chaân khaùc nhau). Vì caùc boä vi xöû lyù lieân quan raát chaët cheõ ñeán vieäc thieát keá caùc bus chuùng söû duïng, chuùng ta cuõng giôùi thieäu veà thieát keá bus trong phaàn naøy. Caùc phaàn keá tieáp seõ ñöa ra caùc thí duï chi tieát cho caùc boä vi xöû lyù vaø caùc bus. 1. Caùc chip vi xöû lyù: Chuùng ta seõ duøng thuaät ngöõ “boä vi xöû lyù” ñeå dieãn taû moät CPU baát kyø chöùa trong moät chip, maëc duø moät soá CPU coù caáu truùc vaø coâng suaát tính toaùn cuûa moät mainframe nhoû. Ñònh nghóa cuûa chuùng ta döïa treân söï ñoùng goùi (packaging), phuø hôïp vôùi caáp logic soá ñang nghieân cöùu. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-58- Caán Truùc Maùy Tính Chuùng ta seõ taäp trung vaøo caùc CPU chöùa trong moät chip ñôn vôùi lyù do söï giao tieáp cuûa caùc CPU naøy vôùi phaàn coøn laïi cuûa heä thoáng ñöôïc xaùc ñònh roõ. Caùc chip vi xöû lyù tieâu bieåu coù khoaûng töø 40 ñeán 300 chaân, qua caùc chaân naøy, taát caû thoâng tin cuûa chuùng vôùi theá giôùi beân ngoaøi ñeàu thöïc hieän ñöôïc. Moät soá chaân xuaát caùc tín hieäu töø CPU, moät soá khaùc nhaän tín hieäu vaøo töø beân ngoaøi vaø moät soá coù theå thöïc hieän ñöôïc caû 2 chöùc naêng naøy. Baèøng caùch hieåu roõ chöùc naêng cuûa töøng chaân, chuùng ta coù theå bieát ñöôïc baèng caùch naøo CPU coù theå taùc ñoäng qua laïi vôùi boä nhôù vaø caùc thieát bò I / O ôû caáp logic soá. Maëc duø taøi lieäu sau ñaây lieân quan coù theå ñeán caùc boä vi xöû lyù, caùc yù töôûng cô baûn nhö caùch thöùc caùc CPU tham khaûo boä nhôù, caùch thöùc caùc CPU giao tieáp vôùi caùc thieát bò I / O v.v… cuõng lieân quan ñeán caùc maùy tính mini (minicomputer) vaø trong phaïm vi naøo ñoù lieân quan ñeán caùc mainframe, tuy ôû daïng hôi khaùc. Caùc chaân treân moät chip vi xöû lyù ñöôïc chia thaønh 3 loaïi chính : ñòa chæ, döõ lieäu vaø ñieàu khieån. Nhöõng chaân naøy ñöôïc noái ñeán caùc chaân töông töï treân caùc chip boä nhôù vaø caùc chip I/O thoâng qua moät taäp hôïp caùc ñöôøng song song goïi laø bus. Ñeå tìm naïp moät leänh, tröôùc tieân boä vi xöû lyù ñaët ñòa chæ boä nhôù cuûa leänh ñoù leân caùc chaân ñòa chæ. Sau ñoù boä vi xöû lyù xaùc laäp (chuyeån traïng thaùi töø thuï ñoäng sang tích cöïc) moät ñöôøng ñieàu khieån ñeå thoâng baùo cho boä nhôù raèng muoán ñoïc moät töø. Boä nhôù traû lôøi baèng caùch ñöa töø ñöôïc yeâu caàu (requested word) leân caùc chaân döõ lieäu cuûa boä vi xöû lyù vaø xaùc laäp moät tín hieäu cho bieát yeâu caàu ñaõ ñöôïc thöïc hieän. Boä vi xöû lyù thaáy tín hieäu naøy seõ nhaän töø yeâu caàu vaø thöïc thi leänh. Leänh coù theå yeâu caàu ñoïc hoaëc ghi caùc töø döõ lieäu, trong tröôøng hôïp naøy toaøn boä quaù trình ñöôïc laëp laïi cho moãi töø theâm vaøo. Chuùng ta seõ ñi vaøo chi tieát caùch ñoïc vaø ghi ôû phaàn döôùi, vaøo thôøi ñieåm naøy, ñieàu quan troïng caàn quan taâm laø CPU truyeàn thoâng tin vôùi boä nhôù vaø caùc thieát bò I/O baèng caùch ñöa caùc tín hieäu ra vaø nhaän caùc tín hieäu vaøo treân caùc chaân. Khoâng coù caùch truyeàn thoâng tin naøo khaùc. Ñeán ñaây coù moät löu yù veà maët thuaät ngöõ. Treân moät soá chaân, möùc ñieän aùp cao (+ 5 volt) cuûa tín hieäu seõ gaây ra moät taùc ñoäng. Treân moät soá chaân khaùc, möùc ñieän aùp cuûa tín hieäu taïo ra moät taùc ñoäng laïi laø möùc thaáp. Ñeå traùnh nhaàm laãn, chuùng ta seõ thoáng nhaát noùi raèng tín hieäu ñöôïc xaùc laäp (asserted) (hôn laø noùi tín hieäu chuyeån thaønh möùc cao hoaëc möùc thaáp), nghóa laø tín hieäu chuyeån traïng thaùi töø thuï ñoäng sang tích cöïc ñeå taïo ra moät taùc ñoäng. Vì theá ñoái vôùi moät soá chaân, xaùc laäp coù nghóa laø ñöôïc thieát laäp ôû möùc cao vaø ñoái vôùi moät soá chaân khaùc, ñöôïc thieát laäp ôû möùc thaáp. Nhöõng chaân ñöôïc xaùc laäp ôû möùc thaáp, teân caùc tín hieäu coù theâm moät gaïch ngang ôû treân. Vì vaäy WRITE ñöôïc xaùc laäp ôû möùc cao, coøn write ñöôïc xaùc laäp ôû möùc thaáp. Ngöôïc vôøi xaùc laäp laø khoâng xaùc laäp (negated). Khi moät tín hieäu ôû traïng thaùi thuï ñoäng, khoâng taïo ra moät taùc ñoäng naøo, chaân töông öùng hay tín hieäu laø khoâng xaùc laäp. Coù 2 thoâng soá chính ñeå xaùc ñònh hieäu suaát (performance) cuûa moät boä vi xöû lyù, ñoù laø soá chaân ñòa chæ vaø soá chaân döõ lieäu. Moät chip vôùi m chaân ñòa chæ coù theå ñòa chæ hoùa Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-59- Caán Truùc Maùy Tính (address) ñeán 2m byte boä nhôù, nghóa laø ñònh ñòa chæ cho toái ña 2m byte boä nhôù. Caùc giaù trò thöôøng duøng cuûa m laø 16, 20, 24, 32 vaø 36. Töông töï, moät chip vôùi n chaân döõ lieäu, coù theå ñoïc hoaëc ghi moät töø (word) n-bit vôùi moät thao taùc ñôn. Caùc giaù trò thöôøng duøng cuûa n laø 8, 16, 32 vaø 64. Moät boä vi xöû lyù coù 8 chaân döõ lieäu, seõ maát 4 thao taùc (operation) ñeå ñoïc moät töø 32- bit, trong khi ñoù boä vi xöû lyù coù 32 chaân döõ lieäu thöïc hieän cuøng coâng vieäc ñoù chæ vôùi moät thao taùc. Vaäy chip coù 32 chaân döõ lieäu seõ xöû lyù nhanh hôn nhieàu, nhöng bao giôø cuõng ñaét hôn. Ngoaøi caùc chaân ñòa chæ vaø döõ lieäu, moãi boä vi xöû lyù coøn coù moät soá chaân ñieàu khieån. Caùc chaân ñieàu khieån ñieàu hoøa doøng döõ lieäu vaø ñònh thì cho döõ lieäu ñeán hoaëc töø boä vi xöû lyù, vaø coù caùc coâng duïng linh tinh khaùc. Boä vi xöû lyù naøo cuõng coù chaân caáp nguoàn (thöôøng laø 5 volt hay thaáp hôn), chaân tieáp ñaát vaø chaân tín hieäu clock daïng xung vuoâng (ta goïi laø xung clock). Caùc chaân khaùc coù coâng duïng thay ñoåi tuøy theo caùc chip vi xöû lyù khaùc nhau. Tuy vaäy, caùc chaân ñieàu khieån coù theå ñöôïc nhoùm thaønh caùc loaïi chính nhö sau : Ñieàu khieån bus (bus control). Xöû lyù ngaét (interrupt). Phaân xöû bus (bus arbitration). Baùo hieäu vôùi ñoàng xöû lyù (coprocessor signaling). Traïng thaùi (status). Caùc tín hieäu khaùc. Chuùng ta seõ moâ taû toùm taét töøng loaïi trong caùc muïc döôùi ñaây. Nhieàu thoâng tin chi tieát hôn seõ ñöôïc cung caáp khi em xeùt caùc chip cuûa Intel vaø Motorola sau naøy. Moät chip CPU toång quaùt söû duïng caùc nhoùm tín hieäu treân ñöôïc trình baøy trong hình 3.1. Haàu heát caùc chaân ñieàu khieån bus laø caùc ngoõ ra töø boä vi xöû lyù tôùi bus (vaäy thì chuùng laø caùc ngoõ vaøo ñoái vôùi caùc chip boä nhôù vaø caùc chip I/O ; cho bieát boä vi xöû lyù hoaëc muoán ñoïc boä nhôù hoaëc muoán ghi bhn hoaëc laøm moät ñieàu gì khaùc. Hình 3.1: Caùc chaân ra logic cuûa 1 boä vi xöû lyù ñieån hình Caùc chaân xöû lyù ngaét laø caùc ngoõ vaøo töø thieát bò I/O tôùi boä vi xöû lyù. Trong haàu heát caùc heä thoáng, boä vi xöû lyù coù theå yeâu caàu moät thieát bò I/O khôûi ñoäng, sau ñoù chuyeån Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-60- Caán Truùc Maùy Tính sang thöïc hieän moät coâng vieäc höõu ích khaùc trong khi caùc thieát bò I/O toác ñoä chaäm vaãn ñang thöïc hieän coâng vieäc cuûa chuùng. Khi I/O ñaõ hoaøn taát coâng vieäc, chip ñieàu khieån I/O xaùc laäp moät tín hieäu treân moät trong soá caùc chaân xöû lyù ngaét ñeå ngaét CPU vaø yeâu caàu CPU phuïc vuï thieát bò I/O, thí duï nhö kieåm tra xem coù loãi I/O naøo xaûy ra hay khoâng. Moät soá boä vi xöû lyù coù moät ngoõ ra duøng ñeå traû lôøi tín hieäu yeâu caàu ngaét. Caùc chaân phaân xöû bus ñöôïc caàn ñeán ñeå ñieàu hoøa löu löôïng thoâng tin treân bus, nhaèm traùnh tröôøng hôïp hai thieát bò cuøng söû duïng bus ñoàng thôøi. Vôùi muïc ñích phaân xöû bus, CPU cuõng ñöôïc xem nhö moät thieát bò. Nhieàu chip vi xöû lyù ñöôïc thieát keá ñeå hoaït ñoäng vôùi caùc boä ñoàng xöû lyù, haàu heát laø caùc chip daáu chaám ñoäng (floating – point), nhöng ñoâi khi laø chip ñoà hoïa (graphic) hoaëc laø caùc chip khaùc. Ñeå boä vi xöû lyù vaø boä ñoàng xöû lyù thoâng tin vôùi nhau deã daøng, ngöôøi ta cung caáp nhöõng chaân ñaëc bieät ñeå taïo ra vaø chaáp nhaän nhöõng yeâu caàu khaùc nhau. Ngoaøi nhöõng chaân tín hieäu naøy, caùc boä vi xöû lyù coøn coù nhieàu chaân linh tinh khaùc. Moät soá chaân cung caáp hoaëc nhaän caùc thoâng tin traïng thaùi, moät soá khaùc duøng cho vieäc reset maùy tính (laäp laïi traïng thaùi ban ñaàu cho maùy tính ) vaø soá chaân khaùc nöõa duøng ñeå ñaûm baûo söï töông thích vôùi caùc chip I/O cuõ. 2. Caùc bus cuûa maùy tính Moät bus laø moät nhoùm caùc ñöôøng daãn chung giöõa nhieàu thieát bò. Moät thí duï phoå bieán laø bus heä thoáng (system bus ) hieän coù treân taát caû maùy vi tính, bao goàm töø 50 ñaán 100 ñöôøng ñoàng ñöôïc khaéc song song treân board chính, vôùi caùc ñaàu noái (connector) ñaët ôû nhöõng khoaûng caùch ñeàu nhau ñeå caém caùc board boä nhôù vaø caùc board I/O. Tuy nhieân, caùc bus cuõng ñöôïc daønh cho nhöõng muïc ñích ñaëc bieät nhö laø keát noái moät boä vi xöû lyù vôùi moät hoaëc nhieàu boä ñoàng xöû lyù, hoaëc vôùi caùc boä nhôù cuïc boä (local memory ). Hôn nöõa, trong moät chip vi xöû lyù cuõng coù nhieàu bus ñeå keát noái caùc thaønh phaàn beân trong, nhö minh hoïa trong hình 3.2. Trong taøi lieäu, ñoâi khi bus ñöôïc veõ gioáng caùc muõi teân lôùn trong hình veõ naøy. Trong khi nhöõng nhaø thieát keá boä vi xöû lyù ñöôïc töï do söû duïng baát kyø loaïi bus naøo hoï muoán ôû beân trong chip, ñeå coù theå noái caùc board ñöôïc thieát keá vôùi bus heä thoáng phaûi coù nhöng quy luaät xaùc ñònh roõ raøng veà caùch laøm vieäc cuûa bus. Taát caû thieát bò noái vôùi bus ñeàu phaûi tuaân theo caùc quy luaät naøy. Nhöõng quy luaät nhö vaäy ñöôïc goïi laø nghi thöùc bus (bus protocol). Ngoaøi ra phaûi coù theâm caùc chæ tieâu kyõ thuaät veà ñieän vaø cô ñeå caùc board gaén theâm seõ ñaët vöøa trong khung chöùc card (card cage) vaø caùc ñaàu noái phaûi phuø hôïp vôùi caùc raõnh caém treân board chính, caû veà tính vaät lyù vaø ñieän aùp. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-61- Caán Truùc Maùy Tính Hình 3.2 Heä thoáng maùy tính coù nhieàu bus Nhieàu bus ñaõ ñöôïc söû duïng phoå bieán trong theá giôùi maùy tính. Moät soá bus noåi tieáng nhö : Camac bus (vaät lyù haït nhaân), EISA bus (80386), Fastbus (vaät lyù naêng löôïng cao), caùc bus cuûa IBM PC vaø PC AT (IBM PC and PC AT bus), Massbus (PDP-11, VAX), Megabus (Honeywell), Microchannel (PS/2), Multibus I (8086), Multibus II (80386), Nubus (Macintosh II), Omnibus (PDP-8), Qbus (LSI-11), S-100 bus (hobby computer), SBI (VAX–11/780 ), Unibus (PDP-11), Versabus (Motorola) vaø VME bus (680 x 0). Ñaùng tieác laø vieäc tieâu chuaån hoùa trong laõnh vöïc naøy döôøng nhö raát khoù coù theå xaûy ra khi ñaõ coù quaù nhieàu ñaàu tö cho nhöõng heä thoáng khoâng töông thích naøy. Moät soá bus ñaõ vaø ñang söû duïng hieän nay treân caùc maùy tính caù nhaân, chuû yeáu laø caùc maùy tính cuûa IBM vaø töông thích söû duïng caùc chip vi xöû lyù cuûa Intel, seõ ñöôïc ñeà caäp coù theå trong phaàn caùc thí duï veà bus. Baây giôø chuùng ta baét ñaàu nghieân cöùu veà caùch laøm vieäc cuûa bus. Moät soá thieát bò (töø thieát bò ñöôïc dòch töø chöõ device, duøng chæ chung caùc thaønh phaàn caáu taïo neân moät heä thoáng maùy tính ) noái vôùi bus laø caùc thieát bò tích cöïc (active) coù theå khôûi ñoäng vieäc truyeàn bus, traùi laïi moät soá khaùc laø caùc thieát bò thuï ñoäng (passive) chôø caùc yeâu caàu. Thieát bò tích cöïc goïi laø thieát bò chuû bus hay thieát bò chuû (master), thieát bò thuï ñoäng goïi laø thieát bò phuï thuoäc bus hay thieát bò phuï thuoäc (slave). Khi CPU ra leänh boä ñieàu khieån ñóa ñoïc hoaëc ghi moät khoái döõ lieäu, CPU ñoùng vai troø moät thieát bò chuû vaø boä ñieàu khieån ñóa haønh ñoäng nhö moät thieát bò phuï thuoäc. Tuy nhieân, vaøo thôøi ñieåm sau, boä ñieàu khieån ñóa trôû thaønh thieát bò chuû khi yeâu caàu boä nhôù nhaän caùc töø döõ lieäu ñoïc töø oå ñóa. Caùc thaønh phaàn cuûa maùy tính thöôøng xuaát caùc tín hieäu nhò phaân coù doøng khoâng ñuû maïnh ñeå cung caáp cho bus, ñaëc bieät neáu bus töông ñoái daøi hoaëc coù nhieàu thieát bò noái vôùi bus. Vì lyù do naøy, haàu heát caùc thieát bò chuû ñeàu ñöôïc noái vôùi bus qua moät chip goïi laø boä kích bus (bus driver), boä kích bus chuû yeáu laø moät maïch khuyeách ñaïi tín hieäu Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-62- Caán Truùc Maùy Tính soá. Töông töï, haàu heát caùc thieát bò phuï thuoäc ñeàu ñöôïc noái tôùi bus qua moät boä thu bus (bus receiver). Ñoái vôùi caùc thieát bò coù theå hoaït ñoäng ôû caû 2 vai troø chuû vaø phuï thuoäc, moät chip keát hôïp goïi laø boä thu phaùt bus (bus transceiver) ñöôïc duøng ñeán. Caùc chip giao tieáp bus naøy (bus interface chip) thöôøng laø thaønh phaàn coù ngoõ ra 3 traïng thaùi (tri-state output), cho pheùp thaû noåi khoâng keát noái (disconnect) khi khoâng caàn ñeán, hoaëc laø thaønh phaàn coù caùc ngoõ ra cöïc thu hôû (open collector output) nhaèm ñaït ñöôïc cuøng moät hieäu quûa. Khi coù 2 hoaëc nhieàu thieát bò cuøng xaùc laäp caùc ngoõ ra ñoàng thôøi treân moät ñöôøng cöïc thu hôû, keát quaû laø taát caû caùc tín hieäu ñöôïc OR vôùi nhau. Söï saép xeáp naøy goïi laø OR noái daây (wired- OR ). Treân haàu heát caùc bus, moät soá ñöôøng ñöôïc thieát keá coù 3 traïng thaùi vaø moät soá khaùc, caàn ñaëc tính OR noái daây, coù cöïc thu hôû. Gioáng nhö boä vi xöû lyù, bus cuõng coù caùc ñöôøng ñòa chæ , döõ lieäu vaø ñieàu khieån. Tuy nhieân khoâng nhaát thieán phaûi coù moät aùnh xaï 1-1 giöõa caùc tín hieäu cuûa boä vi xöû lyù vaø cuûa bus. Thí duï: moät soá boä vi xöû lyù duøng 3 chaân tín hieäu ñeå maõ hoùa caùc thao taùc nhö ñoïc boä nhôù, ghi boä nhôù, ñoïc I/O, ghi I/O hoaëc moät soá thao taùc khaùc. Bus tieâu bieåu coù moät ñöôøng ñieàu khieån ñoïc boä nhôù, moät ñöôøng ñieàu khieån ghi boä nhôù, moät ñöôøng ñieàu khieån ñoïc I/O, moät ñöôøng ñieàu khieån ghi I/O v.v… Moät chip giaûi maõ caàn coù giöõa CPU vaø moät bus nhö vaäy ñeå chuyeån ñoåi tín hieäu maõ hoùa 3 bit thaønh caùc tín hieäu rieâng bieät coù theå ñieàu khieån caùc ñöôøng bus. Caùc vaán ñeà chính trong vieäc thieát keá bus (ngoaøi soá ñöôøng ñòa chæ vaø ñöôøng döõ lieäu) laø ñoàng boä (clocking) bus, cô cheá phaân xöû bus, xöû lyù ngaét vaø xöû lyù loãi. Nhöõng vaán ñeà naøy aûnh höôûng nghieâm troïng ñeán toác ñoä vaø baêng thoâng cuûa bus, chuùng ta seõ nghieân cöùu kyõ chuùng trong phaàn sau. 3. Bus ñoàng boä Caùc bus coù theå chia thaønh 2 loaïi rieâng bieät tuøy thuoäc vaøo phöông phaùp ñoàng boä cuûa chuùng. Loaïi bus ñoàng boä (synchronous bus) coù moät ñöôøng ñöôïc caáp tín hieäu töø moät boä dao ñoäng duøng thaïch anh. Tín hieäu treân ñöôøng naøy laø moät soùng vuoâng coù taàn soá thöôøng naèm trong khoaûng 5 MHz vaø 100 MHz goïi laø xung ñoàng hoà. Taát caû hoaït ñoäng treân bus, goïi laø chu kyø bus (bus cycle), ñeàu chieám moät soá nguyeân chu kyø xung ñoàng hoà. Loaïi bus kia, bus khoâng ñoàng boä (asynchronous bus), khoâng coù xung ñoàng hoà chuû. Chu kyø bus coù theå coù chieàu daøi baát kyø theo yeâu caàu, khoâng caàn phaûi gioáng nhau giöõa taát caû caùc caëp thieát bò. Sau ñaây chuùng ta seõ laàn löôït khaûo saùt töøng loaïi bus naøy. Ñeå bieát caùch laøm vieäc cuûa moät bus ñoàng boä, ta haõy khaûo saùt giaûn ñoà thôøi gian ôû hình 3.3 (a) laøm thí duï. Trong thí duï naøy, xung ñoàng hoà coù taàn soá 4 MHz neân moät chu kyø dao ñoäng seõ daøi 250 ngiaây. Giaû thieát raèng vieäc ñoïc moät byte töø boä nhôù maát 3 chu kyø dao ñoäng, toång coäng 750 ngiaây töø luùc baét ñaàu chu kyø T1 ñeán khi keát thuùc chu kyø T3. Ta cuõng giaû thieát phaûi maát 10 ngiaây ñeå tín hieäu thay ñoåi töø möùc thaáp sang möùc cao hoaëc ngöôïc laïi. Caùc ñöôøng xung ñoàng hoà, ñòa chæ, döõ lieäu, yeâu caàu boä nhôù MREQ (memory request) vaø ñieàu khieån ñoïc RD (read) ñeàu ñöôïc theå hieän theo cuøng moät tyû leä thôøi gian. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-63- Caán Truùc Maùy Tính Chu kyø T1 ñöôïc baét ñaàu bôûi caïnh leân cuûa xung clock. Moät khoaûng thôøi gian sau caïnh leân cuûa T1, CPU ñaët ñòa chæ cuûa byte muoán ñoïc trong boä nhôù leân caùc ñöôøng ñòa chæ. Do coù nhieàu ñöôøng ñòa chæ, khoâng phaûi moät nhö xung clock, neân khoâng theå bieãu dieãn chuùng nhö moät ñöôøng ñôn trong hình veõ, thay vaøo ñoù laø 2 ñöôøng vaø chuùng caét cheùo nhau taïi thôøi ñieåm thay ñoåi ñòa chæ. Ngoaøi ra, phaàn veät môø ngay tröôùc 2 ñöôøng cheùo caét nhau cho bieát giaù trò ôû phaàn veät môø khoâng quan troïng hoaëc khoâng coù giaù trò söû duïng. Baèng caùch duøng quy öôùc nhö vaäy ta seõ thaáy khoâng coù noäi dung naøo cuûa caùc ñöôøng döõ lieäu coù yù nghóa cho ñeán khi vaøo chu kyø T3. Sau moät khoaûng thôøi gian sao cho caùc ñöôøng ñòa chæ oån ñònh giaù trò môùi, MREQ vaø RD ñöôïc xaùc laäp. Tín hieäu MREQ cho bieát boä nhôù , khoâng phaûi thieát bò I/O, ñang ñöôïc truy xuaát vaø tín hieäu RD giuùp phaân bieät vieäc ñoïc vôùi vieäc ghi. Khoâng coù gì xaûy ra trong suoát chu kyø T2 thôøi gian naøy daønh cho boä nhôù ñeå giaûi maõ ñòa chæ vaø ñöa döõ lieäu leân bus. ÔÛ caïnh xuoáng cuûa chu kyø T3, CPU ñoïc caùc ñöôøng döõ lieäu vaø caát giaù trò vaøo moät thanh ghi noäi. Khi ñaõ ñoïc döõ lieäu, CPU khoâng xaùc laäp caùc ñöôøng tín hieäu MREQ vaø RD . Neáu caàn, moät chu kyø boä nhôù khaùc coù theå baét ñaàu ôû caïnh leân keá cuûa xung ñoàng hoà. Trong baûng ñaëc tính thôøi gian (timing specification) ôû hình 3.3(b), 8 kyù hieäu trong giaûn ñoà thôøi gian (timing diagram) ñöôïc giaûi thích roõ hôn. Thí duï TAD laø khoaûng thôøi gian giöõa caïnh leân cuûa xung clock T1 vaø thôøi ñieåm caùc ñöôøng ñòa chæ ñaõ ñöôïc thieát laäp oån ñònh. Trong baûng ñaëc tính thôøi gian, TAD ≤ 110 ngiaây. Ñieàu naøy coù nghóa laø nhaø saûn xuaát chip phaûi ñaûm baûo raèng trong thôøi gian cuûa baát kyø chu kyø ñoïc toaùn haïng naøo, CPU cuõng phaûi xuaát ñòa chæ cho toaùn haïng trong khoaûng thôøi gian 110 ngiaây keå töø ñieåm giöõa ôû caïnh leân cuûa xung clock T1. Baûng ñaëc tính thôøi gian cuõng yeâu caàu döõ lieäu phaûi coù giaù trò söû duïng treân caùc ñöôøng döõ lieäu ít nhaát 50 ngiaây tröôùc khi xuaát hieän caïnh xuoáng cuûa xung clock T3 ñeå döõ lieäu coù thôøi gian oån ñònh tröôùc khi CPU ñoïc. Keát hôïp caùc raøng buoäc treân TAD vaø TDS, trong tröôøng hôïp xaáu nhaát, boä nhôù chæ coù 250 + 250 + 125 – 110 – 50 = 465 ngiaây töø thôøi ñieåm ñòa chæ xuaát hieän cho ñeán khi boä nhôù phaûi xuaát döõ lieäu leân bus. Neáu boä nhôù khoâng ñaùp öùng ñuû nhanh, boä nhôù xaùc laäp ñöôøng tín hieäu WAIT ( khoâng theå hieän treân hình veõ) tröôùc caïnh xuoáng cuûa xung clock T2 khi WAIT ñöôïc choát. Taùc ñoäng naøy cheøn theâm caùc traïng thaùi chôø (wait state) vaøo chu kyø ñoïc boä nhôù cho tôùi khi boä nhôù hoaøn taát coâng vieäc vaø khoâng xaùc laäp ñöôøng tín hieäu WAIT . Baûng ñaëc tính thôøi gian coøn ñaûm baûo ñòa chæ seõ ñöôïc thieát laäp ít nhaát 60 ngiaây tröôùc khi MREQ ñöôïc xaùc laäp. Thôøi gian naøy seõ quan troïng neáu tín hieäu MREQ taùc ñoäng leân chaân choïn chip CS (chip select) cuûa chip boä nhôù bôûi vì moät soá boä nhôù yeâu caàu thôøi gian thieát laäp ñòa chæ phaûi xaûy ra tröôùc thôøi ñieåm choïn chip. Roõ raøng ngöôøi thieát keá maùy vi tính khoâng neân choïn moät chip boä nhôù coù thôøi gian thieát laäp ñòa chæ laø 75 ngiaây. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-64- Caán Truùc Maùy Tính ø Ñòa chæ Döõ lieäu MREQ RD Hình 3.3 (a) : Giaûn ñoà thôøi gian ñoïc döõ lieäu treân bus ñoàng boä Vôùi söï raøng buoäc treân TM vaø TRL, caû 2 tín hieäu MREQ vaø RD seõ ñöôïc xaùc laäp trong khoaûng thôøi gian 85 ngiaây keå töø caïnh xuoáng cuûa xung clock T1. Trong tröôøng hôïp xaáu nhaát, chip boä nhôù seõ chæ coù 250 + 250 – 85 – 50 = 365 ngiaây sau khi MREQ vaø RD xaùc laäp ñeå ñöa döõ lieäu töø boä nhôù leân bus. Söï raøng buoäc naøy ñöôïc coäng theâm vaøo söï raøng buoäc treân ñòa chæ. Thôøi gian TMH vaø TRH cho bieát phaûi maát bao laâu ñeå MBREQ vaø RD khoâng coøn xaùc laäp sau khi döõ lieäu ñaõ ñöôïc ñoïc. Cuoái cuøng, TDH cho bieát phaûi duy trì döõ lieäu treân bus bao laâu sau khi RD khoâng coøn xaùc laäp. Boä nhôù coù theå loaïi boû döõ lieäu ra khoûi bus ngay khi RD khoâng coøn xaùc laäp, tuy nhieân ñoái vôùi moät soá boä vi xöû lyù trong thöïc teá, döõ lieäu phaûi ñöôïc duy trì oån ñònh treân bus laâu hôn moät chuùt. Kyù Thoâng soá M M Ñ hieäu in ax ôn vò TA Trì hoaõn ñòa chæ 1 n 10 s D TM Ñòa chæ oån ñònh tröôùc MREQ 6 n 0 s L TM Trì hoaõn MREQ töø caïnh xuoáng T1 8 n 5 s TR Trì hoaõn RD keå töø caïnh xuoáng cuûa T1 8 n 5 s L TD Thôøi gian thieát laäp döõ lieäu tröôùc caïnh 5 n xuoáng T3 0 s S TM Trì hoaõn MREQ keå töø caïnh xuoáng T3 8 n 5 s H TR Trì hoaõn RD keå töø caïnh xuoáng cuûa T3 8 n 5 s H TD Thôøi gian löu giöõ döõ lieäu sau khi RD 0 n khoâng xaùc laäp s H Hình 3.3 (b) : Baûng ñaëc tính thôøi gian Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-65- Caán Truùc Maùy Tính Hình 3.3(a) vaø 3.3(b) chæ laø moät phieân baûn raát ñôn giaûn veà caùc raøng buoäc thôøi gian thöïc. Treân thöïc teá, coù nhiaàu thôøi gian tôùi haïn hôn luoân luoân ñöôïc xaùc ñònh roõ. Tuy nhieân, ñaây laø moät thí duï toát veà caùch laøm vieäc cuûa moät bus ñoàng boä. Ngoaøi caùc chu kyø ñoïc vaø ghi, nhieàu bus ñoàng boä coøn hoå trôï vieäc chuyeån caùc khoái döõ lieäu. Khi baét ñaàu ñoïc moät khoái, thieát bò chuû phaûi cho thieát bò phuï thuoäc bieát caàn chuyeån bao nhieâu byte döõ lieäu baèng caùch ñöa soá ñeám byte leân caùc ñöôøng döõ lieäu trong thôøi gian cuûa chu kyø T1. Thay vì chæ chuyeån ñuùng moät byte, thieát bò phuï thuoäc xuaát töøng byte trong thôøi gian cuûa moãi chu kyø xung clock cho tôùi khi soá ñeám byte giaûm heát. Trong thí duï naøy, vieäc ñoïc moät khoái n byte chieám (n +2) chu kyø xung clock thay vì 3 n chu kyø. Moät phöông phaùp khaùc ñeå gia taêng toác ñoä bus laø thu ngaén thôøi gian cuûa moät chu kyø. Trong thí duï treân, ñeå chuyeån moät byte phaûi maát 750 ngiaây vôùi baêng thoâng toái ña laø 1.33 Mbyte/giaây. Vôùi xung ñoàng hoà coù taàn soá 8 MHz, thôøi gian moät chu kyø giaûm moät nöûa vaø chuùng ta nhaän ñöôïc 2.67 Mbyte/giaây. Tuy nhieân, vieäc thu ngaén chu kyø xung ñoàng hoà coù theå daãn ñeán moät soá vaán ñeà kyõ thuaät. Caùc tín hieäu treân caùc ñöôøng khaùc nhau khoâng phaûi taát caû ñeàu coù cuøng toác ñoä, aûnh höôûng naøy goïi laø leäch bus (bus skew). Ñieàu quan troïng laø thôøi gian cuûa moät chu kyø phaûi daøi so vôùi thôøi gian leäch bus ñeå ngaên caûn yù töôûng veà caùc khoaûng thôøi gian ñöôïc soá hoùa khoûi söï phaù vôõ trong ñoàng boä tín hieäu töông töï. Vaán ñeà cuoái cuøng laø caùc tín hieäu ñieàu khieån seõ ñöôïc xaùc laäp ôû möùc cao hay möùc thaáp. Vaán ñeà naøy seõ ñöôïc ngöôøi thieát keá bus quyeát ñònh sao cho thuaän tieän, söï löïa choïn chuû yeáu laø ngaãu nhieân. Ngöôøi ta coù theå xem vaán ñeà naøy nhö phaàn cöùng töông ñöông vôùi söï choïn löïa cuûa ngöôøi laäp trình bieåu dieãn caùc khoái troáng cuûa ñóa trong motä baûn ñoà bit baèng caùc bit 0 hay caùc bit 1. 4. Bus khoâng ñoàng boä Maëc duø laøm vieäc vôùi caùc bus ñoàng boä seõ deã hôn do caùc khoaûn thôøi gian rôøi raïc cuûa chuùng, nhöng cuõng coù moät soá vaán ñeà xaûy ra. Do moïi coâng vieäc ñeàu ñöôïc thöïc hieän trong nhöõng khoaûng thôøi gian laø boäi soá cuûa chu kyø xung clock, neáu moät CPU caù bieät vaø boä nhôù coù khaû naêng hoaøn taát vieäc chuyeån döõ lieäu trong 3.1 chu kyø, chuùng vaãn phaûi keùo daøi tôùi 4 chu kyø bôûi vì nhöõng chu kyø bò phaân ñoaïn nhoû khoâng ñöôïc pheùp duøng trong bus ñoàng boä. Teä hôn nöõa, moät khi chu kyø xung clock ñöôïc choïn, boä nhôù vaø thieát bò I/O ñaõ ñöôïc thieát keá cho chu kyø bus naøy, thaät khoù coù theå naâng caáp trong töông lai. Giaû söû moät vaøi naêm sau khi heä thoáng trong hình 3.3 ñöôïc thieát keá, caùc CPU vaø boä nhôù môùi hoaït ñoäng vôùi thôøi gian moät chu kyø laø 100 ngiaây thay vì 250 ngiaây, heä thoáng cuõ maëc duø vaãn chaïy ñöôïc vôùi heä thoáng môùi nhöng khoâng theå taêng toác ñoä leân ñöôïc vì nghi thöùc bus yeâu caàu boä nhôù xaùc laäp caùc ñöôøng döõ lieäu ngay tröôùc caïnh xuoáng cuûa chu kyø T3. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù