Giáo Trình Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Hữu Lộ phần 7

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

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một số máy tính lớn khác biệt với mô hình trên ở điểm chính sau - chúng có nhiều CPU và đơn vị kiểm soát hoạt động đồng bộ.

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 7

-79- Caán Truùc Maùy Tính Hình 3.13: Moät thí duï sô ñoà caáu taïo cuûa 1 chip DRAM 3. Moät soá khaùi nieäm veà boä nhôù khaùc: - Boä nhôù chôùp nhoaùng (Flash Memory) Trong ít naêm gaàn ñaây, moät loaïi boä nhôù khoâng bay hôi môùi ñaõ xuaát hieän treân thò tröôøng, thöôøng ñöôïc söû duïng thay theá cho caùc oå ñóa meàm vaø cöùng trong nhöõng maùy tính xaùch tay (notebook). Ñoù laø boä nhôù flash. Caáu truùc cuûa chuùng cô baûn nhö EEPROM. Do vaäy chæ caàn ñieän theá côõ 12 V laø coù theå cho pheùp thöïc hieän 10 000 chu trình xoaù vaø laäp trình. Boä nhôù flash coù theå hoaït ñoäng gaàn meàm deûo nhö DRAM vaø SRAM nhöng laïi khoâng maát soá lieäu khi bò caét ñieän. Muïc ñích söû duïng chính cuûa boä nhôù flash laø ñeå thay theá cho caùc oå ñóa meàm vaø oå ñóa cöùng dung löôïng nhoû> Do noù laø maïch tích hôïp neân coù öu ñieåm laø kích thöôùc nhoû vaø tieâu taùn naêng löôïng thaáp, khoâng bò aûnh höôûng cuûa va ñaäp. Caùc ñóa cöùng chaát raén döïa treân cô sôû caùc boä nhôù flash coù lôïi theá veà coâng suaát tieâu thuï cuõng nhö giaù thaønh coù dung löôïng tôùi vaøi MByte. Caùc card nhôù loaïi naøy cuõng coù öu ñieåm laø khoâng gaëp phaûi vaán ñeà maát thoâng tin nhö tröôøng hôïp RAM CMOS khi pin Ni-Cd bò hoûng. Thôøi gian löu tröõ thoâng tin trong boä nhôù flash ít nhaát cuõng laø 10 naêm coøn thì phaûi laø 100 naêm, trong thôøi gian naøy thì caùc ñóa meàm vaø cöùng ñaõ bò hoûng roài. - Boä nhôù cache (khay) Vôùi caùc cpu toác ñoä nhanh (treân 33MHz), caàn phaûi xen caùc traïng thaùi ñôïi khi truy xuaát döõ lieäu tôùi caùc DRAM reû tieàn nhöng coù thôøi gian thaâm nhaäp chaäm (60-120ns). Ñieàu ñoù laøm giaûm hieäu suaát cuûa toaøn maùy tính. Coù theå giaûi quyeát baèng caùch duøng caùc SRAM coù thôøi gian thaâm nhaäp ngaén hôn (20-25ns, thaâ.m chí 12ns) nhöng giaù thaønh laïi raát ñaét. Boä nhôù cache keát hôïp ñöôïc caùc lôïi ñieåm nhanh cuûa SRAM vaø reû cuûa DRAM ñeå xaây döïng ñöôïc moät boä nhôù coù hieäu suaát cao cho PC. Giöõa CPU vaø boä nhôù chính baèng DRAM, ngöôøi ta xen vaøo moät boä nhôù SRAM nhanh coù dung löôïng nhoû baèng 1/10 hoaëc 1/100 laàn boä nhôù chính goïi laø cache; döôùi söï ñieàu khieån cuûa boä ñieàu khieån cache, Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-80- Caán Truùc Maùy Tính boä nhôù naøy seõ löu tröõ taïm thôøi caùc soá lieäu thöôøng ñöôïc goïi vaø cung caáp noù cho CPU trong thôøi gian ngaén. - Boä nhôù video Tröôùc ñaây ngöôøi ta söû duïng RAM ñoäng DRAM (Dynamic RAM) laøm RAM video nhöng loaïi RAM naøy ngaøy caøng khoâng thích hôïp vôùi caùc board video ñoà hoaï coù ñoä phaân giaûi cao ñoøi hoûi toác ñoä truyeàn döõ lieäu phaûi raát cao. Thí duï ôû ñoä phaân giaûi 1024*768, taàn soá queùt doïc 72 Hz, soá bit maøu laø 24 bit (maøu thöïc) boä nhôù RAM video phaûi ñöôïc ñoïc ôû toác ñoä khoaûng 170 trieäu bit trong moät sec, laø toác ñoä gaàn toái ña cuûa caùc DRAM quy öôùc. Hieän nay ngöôøi ta duøng caùc loaïi RAM khaùc nhö EDO–RAM (Extended Data Out), V–RAM ( Video RAM ), MD–RAM (Multibank RAM ). SG- RAM (Synchronous Graphics RAM ) laøm RAM video. EDO–RAM laø loaïi RAM naïp ñoäc laäp tröôùc cho nhöõng maïch rieâng bieät laàn truy xuaát keá tieáp seõ baét ñaàu tröôùc khi laàn truy xuaát tröôùc ñoù hoaøn taát. EDO–RAM coøn ñöôïc söû duïng trong boä nhôù chính. V–RAM laø loaïi boä nhôù coù coång keùp cho pheùp boä xöû lyù vaø chip gia toác treân board video cuõng nhö chip DAC hoaëc ngay caû boä vi xöû lyù cuûa PC coù theå truy xuaát RAM video cuøng moät luùc. MD–RAM laø kieåu boä nhôù chuyeân duøng cho nhöõng öùng duïng ñoà hoaï vaø hình aûnh. MD-RAM ñöôïc toå chöùc thaønh nhöõng daõy nhoû cho pheùp caøi ñaët ôû nhieàu kyùch thöôùc ña tích hôïp 32KB. Laáy thí duï vôùi ñoä boä phaân giaûi 1924 * 768 vaø 24 bit maøu ta caàn kyùch thöôùc boä nhôù RAM video laø 2.3MB. Neáu duøng caùc D–RAM 256 K* 16 vaø bus 64-bit kyùch thöôùc boä nhôù RAM video phaûi laø 4 MB bao goàm hai daõy moãi daõy boán chip nhôù. Baèng caùch duøng MD–RAM ta coù theå caáu taïo boä nhôù 2.5 MB vôùi hai hoaëc ba chip rôøi. Nhö vaäy traùnh laõng phí ñöôïc 1.5 MB, töø ñoù giaûm giaù thaønh cho boä nhôù RAM video . SG–RAM laø kieåu boä nhôù coù theå hoaït ñoäng ñöôïc ôû taàn soá 66 MHz hoaëc nhanh hôn cuõng nhö ñöôïc söû duïng trong caùc board meï coù ñònh chuaån bus lieân keát noái thaønh phaàn ngoaïi vi PCI ( peripheral component interconnect ) . Caùc heä thoáng bus söû duïng trong maùy tính (nhö ISA, EISA hoaëc MCA) aûnh höôûng ñeán toác ñoä xöû lyù caùc thoâng tin hình aûnh. Chi tieát caùc loaïi bus naøy vaø caùc bus khaùc seõ ñöôïc ñeà caäp ñeán trong chöông 3. Bus ISA coù 16 bit döõ lieäu hoaït ñoäng ôû taàn soá 8.33 MHz. Caùc bus EISA vaø MCA coù 32 bit döõ lieäu nhöng chæ hoaït ñoäng ôû taàn soá thöù 10 MHz . Caùc taàn soá vöøa neâu laø caùc toác ñoä bus, khoâng phaûi laø toác ñoä cuûa CPU . Ñeå caûi thieän giôùi haïn naøy, ngöôøi ta ñoå xung bus cuïc boä VESA (VL–Bus) 32–bit hoaït ñoäng ôû toác ñoä ñaày ñuû ôû CPU leân ñeán 40 MHz. Khi heä thoáng bus PCI ñöôïc aùp duïng , soá bit döõ lieäu ñöôïc xöû lyù ñoàng thôøi laø 64 bit vôùi toác ñoä 66MHz . Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-81- Caán Truùc Maùy Tính Cho ñeán hieän nay nhöõng ngöôøi söû duïng maùy tính ñaõ ñöôïc nghe nhieàu veà caùc board video ña phöông tieän (Multimedia ) coù khaû naêng söû lyù caùc aûnh tónh vaø aûnh ñoäng, xöû lyù tính hieäu hình, xöû lyù ñoà hoaï v.v… . Cuõng nhö caùc board video xöû lyù aûnh ñoäng ba chieàu ( 3– D ) . Treân caùc board video loaïi naøy ngöôøi ta duøng chip chuyeân duøng ASIC ñeå neùn vaø giaûi neùn tín hieäu video theo giaûi thuaät cuûa MPEG . IV. Giao tieáp Moät heä thoáng maùy tính coù kích thöôùc nhoû ñeán trung bình tieâu bieåu bao goàm moät chip vi xöû lyù, caùc chip nhôù vaø moät soá boä ñieàu khieån I/O, taát caû ñeàu ñöôïc noái qua moät bus. Ta ñaõ nghieân cöùu chi tieát veà caùc boä nhôù, caùc boä vi xöû lyù vaø caùc bus. Phaàn naøy seõ xem xeùt phaàn cuoái cuøng, caùc chip I/O. Qua nhöõng chip naøy maùy tính truyeàn thoâng vôùi theá giôùi beân ngoaøi. 1. Caùc chip I/O Coù nhieàu chip I/O ñaõ ñöôïc söû duïng vaø cuõng coù nhieàu chip môùi saûn xuaát ñang ñöôïc giôùi thieäu. Caùc chip thoâng duïng bao goàm caùc UART, USART, caùc boä ñieàu khieån CRT, caùc boä ñieàu khieån ñóa vaø caùc PIO. UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) laø moät chip coù theå ñoïc moät byte töø bus döõ lieäu vaø ôû töøng thôøi ñieåm xuaát töøng bit noái tieáp nhau tôùi thieát bò ñaàu cuoái treân ñöôøng truyeàn noái tieáp, hoaëc nhaäp döõ lieäu töø thieát bò ñaàu cuoái. Toác ñoä cho pheùp cuûa caùc UART thöôøng töø 50 bps tôùi 19.2 Kbps, ñoä roäng kyù töï töø 5 tôùi 8 bit; coù 1, 1.5 hoaëc 2 bit stop, coù theå duøng hoaëc khoâng duøng bit kieåm tra chaún leû, taát caû ñeàu döôùi söï ñieàu khieån cuûa chöông trình. USART (Universal Synchronous Receiver Transmitter) coù theå ñieàu khieån truyeàn ñoàng boä baèng caùch duøng nhieàu nghi thöùc khaùc nhau vaø cuõng thöïc hieän taát caû chöùc naêng cuûa moät UART. Vì chuùng ta ñaõ xeùt UART ôû chöông 2, neân phaàn naøy chæ nghieân cöùu veà giao tieáp song song ( parallel interface ) nhö moät thí duï cho moät chip I/O. Chip PIO Chip xuaát / nhaäp song song PIO ( Parallel Input / Output ) tieâu bieåu laø chip 8255A cuûa Intel, ñöôïc trình baøy trong hình 3.14. 8255A coù 24 ñöôøng I/O ñeå giao tieáp vôùi baát kyø thieát bò naøo töông thích vôùi TTL, thí duï nhö baøn phím, chuyeån maïch, ñeøn hoaëc maùy in. Chöông trình cuûa CPU coù theå ghi 0 hoaëc 1 leân moät ñöôøng baát kyø hoaëc ñoïc traïng thaùi nhaäp cuûa moät ñöôøng baát kyø, cung caáp söï linh hoaït nhaát trong giao tieáp vôùi ngoaïi vi. Moät heä thoáng nhoû döïa treân boä vi xöû lyù söû duïng moät PIO thöôøng coù theå thay theá hoaøn toaøn moät board goàm nhieàu chip SSI vaø MSI. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-82- Caán Truùc Maùy Tính Hình 3.14 : Chip PIO 8255A Maëc duø CPU coù theå ñònh caáu hình cho 8255A theo nhieàu caùch baèng vieäc naïp caùc thanh ghi traïng thaùi beân trong chip, chuùng ta seõ taäp trung treân moät soá cheá ñoä hoaït ñoäng ñôn giaûn. Caùch ñôn giaûn nhaát laø söû duïng 8255A nhö 3 coång 8 – bit (8 bit port) ñoäc laäp: A, B vaø C. Moãi coång keát hôïp vôùi moät thanh ghi choát 8 bit beân trong 8255A. Ñeå thieát laäp caùc ñöôøng tín hieäu treân coång, CPU chæ phaûi ghi moät soá 8 bit vaøo thanh ghi töông öùng, soá 8-bit seõ xuaát hieän treân caùc ñöôøng tín hieäu xuaát vaø seõ duy trì giaù trò (ñöôïc choát) cho tôùi khi thanh ghi ñöôïc ghi laàn nöõa. Ñeå duøng coång laøm moät coång nhaäp, CPU chæ phaûi ñoïc thanh ghi töông öùng. Caùc cheá ñoä hoaït ñoäng khaùc cung caáp khaû naêng baét tay vôùi caùc thieát bò ngoaïi vi vaø xuaát nhaäp 2 chieàu. Thí duï ñeå xuaát döõ lieäu cho moät thieát bò khoâng luoân luoân saün saøng nhaän döõ lieäu trong cheá ñoä baét tay, 8255A seõ ñöa döõ lieäu leân coång xuaát vaø ñôïi thieát bò ngoaïi vi gôûi 1 xung trôû veà baùo raèng vöøa nhaän döõ lieäu vaø yaâu caàu döõ lieäu keá. Maïch logic caàn thieát ñeå choát nhöõng xung nhö vaäy vaø laøm cho chuùng coù giaù trò ñoái vôùi CPU ñöôïc bao goàm beân trong phaàn cöùng cuûa 8255A. Töø sô ñoà chöùc naêng cuûa 8255A chuùng ta thaáy ngoaøi 24 chaân cho 3 coång, 8255A coøn coù 8 ñöôøng döõ lieäu noái tröïc tieáp vôùi bus döõ lieäu vaø caùc ñöôøng khaùc: moät ñöôøng choïn chip, caùc ñöôøng ñieàu khieån ñoïc vaø ghi döõ lieäu, 2 ñöôøng ñòa chæ vaø moät ñöôøng ñeå thieát laäp laïi traïng thaùi ban ñaàu cho chip. Hai ñöôøng ñòa chæ choïn moät trong 4 thanh ghi noäi, töông öùng vôùi caùc coång A, B, C vaø thanh ghi traïng thaùi. Thanh ghi naøy coù caùc bit xaùc ñònh coång naøo laø coång nhaäp vaø coång naøo laø coång xuaát vaø nhöõng chöùc naêng khaùc. Bình thöôøng, 2 ñöôøng ñòa chæ cuûa 8255A ñöôïc noái vôùi caùc bit thaáp nhaát cuûa bus ñòa chæ. 2. Giaûi maõ ñòa chæ. Cho ñeán luùc naøy chuùng ta ñaõ sô boä bieát qua caùch choïn chip ñoái vôùi caùc chip boä nhôù vaø caùc chip I/O ñaõ khaûo saùt. Muïc naøy giuùp chuùng ta xem xeùt kyõ hôn vaán ñeà naøy. Haõy xeùt moät maùy vi tính ñôn giaûn bao goàm moät CPU 8-bit vôùi 16 ñöôøng ñòa chæ, moät EPROM 2K x 8 bit cho chöông trình, moät RAM 2K x 8 bit cho döõ lieäu vaø moät PIO. Heä thoáng nhoû naøy coù theå ñöôïc duøng nhö moät maãu (prototype) cho boä naõo cuûa moät ñoà chôi hoaëc cuûa moät thieát bò ñôn giaûn. Trong saûn xuaát EPROM coù theå ñöôïc thay theá baèng ROM. PIO ñöôïc choïn theo moät trong hai caùch : nhö moät thieát bò I/O thöïc söï hoaëc nhö moät phaàn cuûa boä nhôù. Neáu ñöôïc choïn nhö moät thieát bò I/O, chuùng ta phaûi xaùc ñònh moät khoâng gian ñòa chæ I/O roõ raøng, thí duï söû duïng tín hieäu IORQ treân IBM PC bus. Neáu ñöôïc choïn nhö moät phaàn cuûa boä nhôù, goïi laø I/O ñöôïc aùnh xaï boä nhôù (memory-mapped Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-83- Caán Truùc Maùy Tính I/O), chuùng ta phaûi daønh 4 byte trong khoâng gian ñòa chæ boä nhôù cho 3 coång 8 bit vaø thanh ghi ñieàu khieån. Söï choïn löïa sau coù hôi tuøy tieän nhöng ta seõ choïn theo caùch naøy nhaèm minh hoïa moät soá vaán ñeà ñaùng quan taâm trong giao tieáp vôùi I/O. EPROM caàn 2K khoâng gian ñòa chæ, RAM cuõng caàn 2K vaø PIO caàn 4 byte. Do khoâng gian ñòa chæ laø 64 khaùc, chuùng ta phaûi choïn vò trí ñaët 3 thaønh phaàn naøy vaøo trong khoâng gian ñòa chæ ñoù. Moät khaû naêng ñöôïc trình baøy trong hình 3.12, trong ñoù EPROM chieám caùc ñòa chæ töø 0 ñeán 2K, RAM chieám caùc ñòa chæ töø 32K ñeán 34K vaø PIO chieám 4 byte cao nhaát cuûa khoâng gian ñòa chæ töø 65532 tôùi 65535. Theo quan ñieåm cuûa ngöôøi laäp trình, khoâng coù söï khaùc nhau trong vieäc choïn caùch ñònh ñòa chæ cho I/O. Tuy nhieân, ñoái vôùi vaán ñeà giao tieáp, neáu chuùng ta ñaõ choïn ñòa chæ cho PIO thoâng qua khoâng gian ñòa chæ I/O, ta seõ khoâng maát ñòa chæ daønh cho boä nhô ù(nhöng taát nhieân seõ maát 4 ñòa chæ trong khoâng gian ñòa chæ I/O). Vôùi caùch phaân ñòa chæ nhö trong hình 3.15, moät byte cuûa EPROM ñöôïc tham chieáu bôûi moät ñòa chæ boä nhôù 16 bit coù daïng 00000xxxxxxxxxxx (nhò phaân). Do EPROM chieám caùc ñòa chæ töø 0 ñeán 2K trong khoâng gian ñòa chæ 64K neân 5 bit cao cuûa ñòa chæ ñeàu baèng 0. Do vaäy, vieäc choïn chip EPROM coù theå thöïc hieän baèng caùch söû duïng moät boä so saùnh 5 bit, ta seõ so saùnh 5 ñöôøng ñòa chæ cao vôùi 00000. Hình 3.15 : Vò trí cuûa EPROM, RAM vaø PIO trong khoâng gian ñòa chæ 64K Phöông phaùp toát hôn ñeå nhaän ñöôïc cuøng keát quaû laø duøng moät coång OR coù 5 ngoõ vaøo, 5 ngoõ vaøo naøy ñöôïc noái vôùi caùc ñ ö ô ø n g ñ ò a c h æ A 1 1 - A 1 5 . N e á u v a ø c h æ n e á u 5 ñ ö ô ø n g ñòa chæ naøy ñeàu baèng 0, do vaäy CS ñöôïc xaùc laäp (xaùc laäp ôû möùc thaáp). Treân thöïc teá khoâng coù coång OR 5 ngoõ vaøo ôû caùc hoï SSI chuaån. Coång NOR 8 ngoõ vaøo ñöôïc saûn xuaát nhieàu vaø coù soá ngoõ vaøo töông ñoái thích hôïp, ta söû duïng coång naøy baèng caùch noái ñaát 3 ngoõ vaøo khoâng duøng vaø ñaûo tín hieäu ngoõ ra ñeå coù cuøng keát quaû vôùi coång OR 5 ngoõ vaøo, nhö trong hình 3.13 (a). Theo quy öôùc, caùc ngoõ vaøo khoâng söû duïng seõ khoâng ñöôïc veõ treân sô ñoà maïch. Ta cuõng duøng cuøng nguyeân taéc nhö vaäy cho RAM. Caùc byte cuûa RAM öùng vôùi caùc ñòa chæ nhò phaân coù daïng 10000xxxxxxxxxxx, neân caàn theâm moät coång ñaûo cho ñöôøng ñòa chæ A15 nhö treân hình veõ. Giaûi maõ ñòa chæ cho PIO hôi phöùc taïp hôn do PIO ñöôïc choïn bôûi 4 ñòa chæ coù daïng 11111111111111xx. Moät maïch coù theå xaùc laäp CS cho PIO chæ khi treân bus ñòa chæ xuaát hieän ñuùng ñòa chæ nhö trình baøy trong hình veõ. Ta söû duïng 2 coång NAND 8 ngoõ vaøo moät Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-84- Caán Truùc Maùy Tính coång OR 2 ngoõ vaøo ñeå noái caùc ñöôøng treân bus ñòa chæ vôùi chaân CS cuûa PIO. Ñeå thieát laäp maïch logic giaûi maõ ñòa chæ cho hình 3.16 (a), caàn duøng 6 chip SSI : 4 chip 8 ngoõ vaøo, 1 coång OR 2 ngoõ vaøo vaø moät chip coù 3 coång ñaûo.Tuy nhieân, neáu maùy tính thöïc söï chæ coù moät CPU, 2 chip nhôù vaø PIO, ta coù theå duøng moät thuû thuaät ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc giaûi maõ ñòa chæ. Thuû thuaät naøy thöïc teá döïa vaøo taát caû caùc ñòa chæ cuûa EPROM vaø chæ coù ñòa chæ cuûa EPROM coù bit A15 baèng 0, ta coù theå noái tröïc tieáp CS vôùi A15 nhö trong hình 3.16 (b). Ñeán ñaây ta nhaän thaáy vieäc quyeát ñònh ñaët RAM ôû ñòa chæ 8000H coù veû bôùt tuøy tieän. Coù theå thöïc hieän giaûi maõ RAM baèng caùch chuù yù ñeán caùc ñòa chæ cuûa RAM ñeàu coù daïng 10xxxxxxxxxxxxxx, do vaäy chæ caàn 2 bit laø ñuû. Töông töï, moät ñòa chæ baát kyø baét ñaàu baèng 11 phaûi laø ñòa chæ cuûa PIO. Maïch logic giaûi maõ ñaày ñuû baây giôø chæ caàn 2 coång NAND vaø 1 coång ñaûo. Do coång ñaûo coøn ñöôïc taïo ra töø moät coång NAND baèng caùch noái 2 ngoõ vaøo laïi vôùi nhau, ta chæ caàn 1 chip coù 4 coång NAND 2 ngoõ vaøo. Maïch logic giaûi maõ ñòa chæ ôû hình 3.16(b) ñöôïc goïi laø maïch giaûi maõ ñòa chæ töøng phaàn ( partial address decoding ) do khoâng söû duïng toaøn boä ñòa chæ. Baát lôïi cuûa caùch giaûi maõ ñòa chæ naøy laø vieäc ñoïc ôû caùc ñòa chæ 0-0010- 00000000000 hoaëc 0-0011-00000000000 hoaëc 0-0100-00000000000 seõ cho cuøng keát quaû. Thöïc teá, moïi ñòa chæ ôû nöûa döôùi cuûa khoâng gian ñòa chæ seõ choïn EPROM. Do ta khoâng söû duïng caùc ñòa chæ khaùc vôùi 00000xxxxxxxxxxx neân söï vieäc treân khoâng gaây moät toån haïi naøo. Tuy nhieân, neáu caùc nhaø thieát keá maùy tính muoán coù theå naâng caáp trong töông lai, hoï seõ khoâng duøng phöông phaùp giaûi maõ ñòa chæ töøng phaàn. Hình 3.16: (a) Giaûi maõ ñòa chæ toaøn phaàn (b) Giaûi maõ ñòa chæ töøng phaàn Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-85- Caán Truùc Maùy Tính CHÖÔNG 4 LÔÙP VI CHÖÔNG TRÌNH Ranh giôùi giöõa phaàn cöùng vaø phaàn meàm khoâng ñöôïc xaùc ñònh roõ, hôn nöõa laïi thöôøng xuyeân dòch chuyeån. Caùc maùy tính tröôùc ñaây coù caùc leänh soá hoïc, logic, dòch, so saùnh, laäp voøng, v.v. … ñöôïc thöïc thi tröïc tieáp bôûi phaàn cöùng. Vôùi moãi moät leänh, hòeân höõu moät maïch phaàn cöùng rieâng bieät ñeå thöïc hieän leänh naøy. Ngöôøi ta coù theå thaùo oác caùc baûn maïch cuõ (back panel) vaø chæ ra caùc thaønh phaàn ñieän töû duøng cho leänh chia, toái thieåu cuõng veà maët nguyeân taéc. Treân caùc maùy tính lôùp hieän nay, khoâng coøn ñuû khaû naêng taùch rieâng caùc maïch chia do bôûi chuùng khoâng hieän höõu. Taát caû caùc leänh coù theå coù coù ôû lôùp maùy qui öôùc (thí duï caùc leänh soá hoïc, logic, dòch, so saùnh vaø laäp voøng) ñöôïc thöïc thi töøng böôùc bôûi moät trình phieân dòch chaïy treân lôùp vi chöông trình . Ngaøy nay, thay vì tìm kieám caùc maïch chia chuùng ta laáy ra moät baûng lieät keâ cuûa vi chöông trình vaø tìm kieám phaàn chöông trình phieân dòch caùc leänh chia. Maëc duø caùc phöông trình ô ûmoät lôùp coù theå ñöôïc thöïc thi bôûi moät trình phieân dòch, vaø maëc duø trình phieân dòch naøy cuõng coù theå ñöôïc thöïc thi bôûi moät trình phieân dòch khaùc, heä thoáng lôùp baäc naøy khoâng theå tieáp tuïc ñeán voâ taän. Lôùp döôùi cuøng phaûi laø moät maùy phaàn cöùng thöïc söï vôùi caùc maïch tích hôïp, caùc nguoàn cuøng lôùp vaø caùc ñoái töôïng “cöùng“ töông töï khaùc, chuùng ñaõ ñöôïc ñeà caäp ñeán trong chöông tröôùc. Trong chöông naøy chuùng ta seõ nghieân cöùu caùch thöùc vi chöông trình ñieàu khieån caùc thaønh phaàn phaàn cöùng vaø caùch thöùc vi chöông trình phieân dòch c a ù c l e ä n h c u û a l ô ù p m a ù y q u y ö ô ù c . N g a ø y n a y , coù nhöõng maùy khoâng ñöôïc vi chöông trình hoaù (maùy RISC), cuõng chính vì vaäy neân vôùi lôùp naøy chuùng ta chæ khaûo saùt sô löôïc coù tính chaát lòch söû maø thoâi. Do caáu truùc cuûa lôùp vi chöông trình, goïi laø vi caáu truùc, ñöôïc xaùc ñònh bôûi phaàn cöùng neân thöôøng thoâ sô vaø khoù laäp trình. Caùc khaûo saùt veà ñònh thì thöôøng quan troïng vaø chuùng ñaõ daãn Rosin ( 1974 ) ñeán ñònh nghóa vi chöông trình laø “söï hieän thöïc caùc heä thoáng hôïp lyù ñaøy trieån voïng thoâng qua söï phieân dòch treân caùc maùy khoâng hôïp lyù “ . Lôùp vi chöông trình coù moät chöùc naêng ñaëc bieät: Thöïc thi caùc trình phieân dòch cho caùc maùy aûo khaùc. Muïc ñích cuûa thieát keá naøy hieån nhieân daãn ñeán moät toå chöùc ñöôïc toái öu hoùa cao ñoä ñoái vôùi vieäc tìm-naïp, giaûi maõ vaø thöïc thi caùc leänh cuûa lôùp maùy quy öôùc, vaø trong moät soá tröôøng hôïp, caùc leänh phöùc taïp hôn nöõa. Chuùng ta seõ baét ñaàu vieäc khaûo saùt lôùp vi chöông trình baèng vieäc nhaéc laïi moät caùch toùm taét caùc khoái cô baûn trong maïch soá, chuùng laø moät phaàn trong caáu truùc cuûa lôùp vi chöông trình do vaäy cuõng lieân quan ñeán caùc vi laäp trình vieân (microprogrammer). Vi chöông trình vieân laø ngöôøi vieát caùc vi chöông trình, khoâng phaûi laø laäp trình vieân nhoû (small programmer). Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-86- Caán Truùc Maùy Tính Keá ñeán chuùng ta ñi vaøo troïng taâm cuûa vaán ñeà, caùch thöùc caùc leänh phöùc taïp hôn ñöôïc thieát laäp töø chuoãi caùc leänh (primitive). Coâng vieäc cuûa vi laäp trình vieân laø vieát moät chöông trình ñieàu khieån caùc thanh ghi, caùc bus, caùc ALU, caùc boä nhôù vaø caùc thaønh phaàn phaàn cöùng khaùc cuûa maùy. Caùc thaønh phaàn naøy hoaëc ñöôïc tìm thaáy trong caùc taøi lieäu veà maïch soá hoaëc ñaõ ñöôïc khaûo saùt trong chöông tröôùc, ôû ñaây chuùng ta chæ nhaéc laïi moät caùch toùm taét. I. NHAÉC LAÏI LÔÙP VAÄT LYÙ: 1. Caùc thanh ghi: Thanh ghi laø thaønh phaàn löu tröõ thoâng tin. Lôùp vi chöông trình luoân luoân coù moät soá thanh ghi nhaèm löu döõ thoâng tin caàn thieát cho vieäc xöû lyù leänh ñang ñöôïc phieân dòch. Caùc thanh ghi ñaïi khaùi cuõng gioáng nhö boä nhôù chính, ñieåm khaùc nhau laø caùc thanh ghi ñöôïc ñaët beân trong boä xöû lyù neân chuùng ñöôïc ñoïc vaø ghi nhanh hôn so vôùi vieäc ñoïc vaø ghi caùc töø trong boä nhôù chính, boä nhôù thöôøng ñaët beân ngoaøi chip xöû lyù. Caùc maùy tính lôùn hôn vaø ñaét tieàn hôn thöôøng coù nhieàu thanh ghi hôn caùc maùy nhoû vaø reõ tieàn, chuùng phaûi söû duïng boä nhôù chính ñeå löu tröõ caùc keát quaû trung gian. Treân moät soá maùy tính, moät nhoùm thanh ghi ñöôïc ñaùnh soá 0, 1, 2 … , n - 1 coù giaù trò ôû lôùp vi chöông trình coøn ñöôïc goïi laø cuïc boä (local) hay boä nhôù nhaùp (Scratchpad memory). Moät thanh ghi coù theå ñaët tröng hoaù baèng moät con soá cho bieát thanh ghi löu tröõ bao nhieâu bit. Thoâng tin ñaët trong thanh ghi seõ toàn taïi cho ñeán khi coù moät thoâng tin khaùc thay theá. Quùa trình ñoïc thoâng tin ra khoûi moät thanh ghi khoâng laøm thay ñoåi noäi dung cuûa thanh ghi naøy. Noùi caùch khaùc, khi moät thanh ghi ñöôïc ñoïc, moät baûn sao noäi dung cuûa thanh ghi ñöôïc taïo ra vaø baûn goác trong thanh ghi khoâng bò xaùo troän. 2. Bus noäi: Bus noäi laø taäp hôïp caùc ñöôøng daây truyeàn tín hieäu theo daïng song song. Thí duï: caùc bus ñöôïc duøng ñeå cho pheùp noäi dung cuûa moät thanh ghi ñöôïc sao cheùp ñeán moät thanh ghi khaùc. Khoâng gioáng bus heä thoáng ñaõ khaûo saùt ôû chöông 3, caùc bus naøy chæ keát noái hai thaønh phaàn do vaäy khoâng caàn caùc ñöôøng ñòa chæ hoaëc caùc ñöôøng ñieàu khieån bao quaùt chæ caàn n ñöôøng döõ lieäu vaø trong tröôøng hôïp toång quaùt moät hoaëc hai ñöôøng ñieàu khieån cuõng ñuû. Caùc bus ñöôïc duøng do bôûi vieäc chuyeån song song taát caû caùc bit cuøng moät luùc seõ nhanh hôn nhieàu so vôùi truyeàn noái tieáp töøng bit moät ôû moãi thôøi ñieåm. Moät bus coù theå laø ñôn höôùng (unidirectional) hay song höôùng (bidirectional). Bus ñôn höôùng chæ coù theå chuyeån döõ lieäu theo moät chieàu trong khi bus song höôùng chuyeån döõ lieäu theo caû hai chieàu nhöng khoâng ñoàng thôøi. Caùc bus ñôn höôùng ñieån hình ñöôïc duøng ñeå noái hai thanh ghi, moät thanh ghi luoân luoân laø nguoàn vaø thanh ghi coøn laïi luoân luoân laø ñích. Caùc bus song höôùng ñieån hình ñöôïc duøng khi baát kyø thanh ghi naøo trong taäp thanh ghi cuõng coù theå laø nguoàn hoaëc laø ñích. Nhieàu thaønh phaàn coù khaû naêng töï keát noái hoaëc khoâng keát noái veà maëch ñòeân vôùi bus (nhöng vaãn keát noái veà maët vaät lyù. Caùc keát noái naøy coù theå ñöôïc thöïc hòeân hoaëc khoâng trong vaøi ngiaây. Moät bus maø caùc thaønh phaàn keát noái coù ñaëc tính naøy ñöôïc goïi laø Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-87- Caán Truùc Maùy Tính bus ba traïng thaùi (tristate bus) vì moãi moät ñöôøng cuûa bus coù theå laø 0, 1 hoaëc khoâng keát noái. Caùc bus ba traïng thaùi ñöôïc söû duïng roäng raõi khi coù nhieàu thaønh phaàn noái ñeán bus vaø chuùng ñeàu coù khaû naêng ñöa thoâng tin leân bus . Hình 4.1 (a) moâ taû moät thanh ghi 8 bit ñöôïc noái vôùi moät bus nhaäp vaø moät bus xuaát. Thanh ghi bao goàm 8 flip flop loaïi D, moãi flip flop löu tröõ 1 bit vaø ñöôïc noái vôùi bus xuaát qua moät coång ñeäm khoâng ñaûo. Thanh ghi coù hai tín hieäu ñieàu khieån, CK vaø cho pheùp xuaát OE (output enable), noái ñeán taát caû caùc flip flop. Bình thöôøng 2 tín hieäu naøy ôû traïng thaùi tónh nhöng thænh thoaûng chuùng ñöôïc xaùc laäp, gaây neân taùc ñoäng töông öùng. Khi CK khoâng xaùc laäp, noäi dung cuûa thanh ghi bôûi caùc tín hieäu treân Bus. Khi CK xaùc laäp, thanh ghi ñöôïc naïp töø bus nhaäp. Khi OE khoâng xaùc laäp, thanh ghi khoâng ñöôïc keát noái vôùi bus xuaát. Ngöôïc laïi khi OE ñöôïc xaùc laäp, noäi dung cuûa thanh ghi ñöôïc naïp neân bus xuaát ( thanh ghi xuaát thoâng tin leân bus ) Hình 4.1 (a) chi tieát moät thanh ghi 8-bit noái vôùi moät bus nhaäp vaø moät bus xuaát b) kyù hieäu cuûa moät thanh ghi 16 – bit vôùi moät bus nhaäp vaø 2 bus xuaát Neáu coù moät thanh ghi khaùc, R chaúng haïn, coù caùc ngoõ vaøo noái vôùi Bus xuaát cuûa thanh ghi vöøa moâ taû ôû treân, thanh gi naøy coù theå truyeàn thoâng tin ñeán R. Ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, OE phaûi ñöôïc xaùc laäp vaø giöõ ôû traïng thaùi naøy ñuû laâu ñeå ñöa thoâng tin leân bus oån ñònh. Keá ñeán ñöôøng CK cuûa R ñöôïc xaùc laäp ñeå naïp cho R thoâng tin naøy. Thao taùc môû coång ñöa thoâng tin cuûa moät thanh ghi leân bus ñeå noät thanh ghi khaùc naïp vaøo thöôøng xaûy ra ôû lôùp vi chöông trình. Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-88- Caán Truùc Maùy Tính Hình 4.1 b) trình baøy moät thanh ghi 16 bit vôùi 2 bus xuaát , moãi bus ñöôïc ñieàu khieån bôiû moät tín hieäu OE khaùc nhau II. MOÄT VÍ DUÏ VEÀ VI CHÖÔNG TRÌNH: Hình 4.2: Sô ñoà khoái cuûa 1 CPU ñôn giaûn cuûa moät maùy tính ñieän töû thieát keá theo phöông phaùp vi chöông trình hoaù. Ñeå thöïc hieän moät leänh coäng (ADD) caàn moät heä toái thieåu caùc pheùp vi toaùn: Kyù töï gôïi nhôù Ghi chuù MAR-M Noái MAR vôùi BUS M MBR-M Noái MBR vôùi BUS M PC-D Noái PC vôùi BUS D IA-D Noái IA (cuûa IR) vôùi BUS D AC-D Noái Accumulator vôùi BUS D MTS Noái BUS M vôùi BUS S qua ALU DTS Noái BUS D vôùi BUS S qua ALU S-MAR Noái BUS S vôùi MAR Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-89- Caán Truùc Maùy Tính S-MBR Noái BUS S vôùi MBR S-PC Noái BUS S vôùi PC S-IR Noái BUS S vôùi IR S-AC Noái BUS S vôùi AC R Ñoïc noäi dung trong Mem ra MBR W Vieát noäi dung töø MBR vaøo Mem PLUS Coäng noäi dung coù treân BUS D vaø BUSM taïi ALU vaø ñöa ra BUS S ONE Noái BUS D vôùi BUS S qua ALU coäng 1 JMP Nhaûy ñeán ñòa chæ trong leänh sau neáu A=0 JOPC Nhaûy ñeán ñòa chæ cuûa maõ leänh (giaûi maõ leänh) Hình 4.3: heä toái thieåu caùc pheùp vi toaùn VI LEÄNH MEM Nhaûy ALU BUSM BUSD BUSS Ñòa chæ PC-MAR DTS PCD SMAR |ADDR| R (MBR)IR MTS MBRM SIR DECOD JOPC (IA)MAR DTS IAD SMAR |DATA| R MBR+A PLUS MBRM ACD SAC PC+1 ONE PCD SPC Hình 4.4: Vi chöông trình thöïc hieän leänh ADD Söû duïng caùc phöông phaùp vieát chöông trình: - Moùc noái chöông trình con - Ñaùnh ñòa chæ chæ soá hoaù - Ñaùnh ñòa chæ thoâng soá hoaù Öu ñieåm: Giaûm sai laàm logic - Coù khaû naêng moâ phoûng nhieàu thieát bò coù chöùc naêng khaùc nhau baèng 1 maùy - Xaây döïng keát caáu cuûa heä thoáng coù theå quyeát ñònh trong giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình thieát keá Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-90- Caán Truùc Maùy Tính CHÖÔNG 4: LÔÙP VI CHÖÔNG TRÌNH Ranh giôùi giöõa phaàn cöùng vaø phaàn meàm khoâng ñöôïc xaùc ñònh roõ, hôn nöõa laïi thöôøng xuyeân dòch chuyeån. Caùc maùy tính tröôùc ñaây coù caùc leänh soá hoïc, logic, dòch, so saùnh, laäp voøng, v.v. … ñöôïc thöïc thi tröïc tieáp bôûi phaàn cöùng. Vôùi moãi moät leänh, hòeân höõu moät maïch phaàn cöùng rieâng bieät ñeå thöïc hieän leänh naøy. Ngöôøi ta coù theå thaùo oác caùc baûn maïch cuõ (back panel) vaø chæ ra caùc thaønh phaàn ñieän töû duøng cho leänh chia, toái thieåu cuõng veà maët nguyeân taéc. Treân caùc maùy tính lôùp hieän nay, khoâng coøn ñuû khaû naêng taùch rieâng caùc maïch chia do bôûi chuùng khoâng hieän höõu. Taát caû caùc leänh coù theå coù coù ôû lôùp maùy qui öôùc (thí duï caùc leänh soá hoïc, logic, dòch, so saùnh vaø laäp voøng) ñöôïc thöïc thi töøng böôùc bôûi moät trình phieân dòch chaïy treân lôùp vi chöông trình . Ngaøy nay, thay vì tìm kieám caùc maïch chia chuùng ta laáy ra moät baûng lieät keâ cuûa vi chöông trình vaø tìm kieám phaàn chöông trình phieân dòch caùc leänh chia. Maëc duø caùc phöông trình ô ûmoät lôùp coù theå ñöôïc thöïc thi bôûi moät trình phieân dòch, vaø maëc duø trình phieân dòch naøy cuõng coù theå ñöôïc thöïc thi bôûi moät trình phieân dòch khaùc, heä thoáng lôùp baäc naøy khoâng theå tieáp tuïc ñeán voâ taän. Lôùp döôùi cuøng phaûi laø moät maùy phaàn cöùng thöïc söï vôùi caùc maïch tích hôïp, caùc nguoàn cuøng lôùp vaø caùc ñoái töôïng “cöùng“ töông töï khaùc, chuùng ñaõ ñöôïc ñeà caäp ñeán trong chöông tröôùc. Trong chöông naøy chuùng ta seõ nghieân cöùu caùch thöùc vi c h ö ô n g t r ì n h ñ i e à u k h i e å n c a ù c t h a ø n h p h a à n p h a à n cöùng vaø caùch thöùc vi chöông trình phieân dòch caùc leänh cuûa lôùp maùy quy öôùc. Ngaøy nay, coù nhöõng maùy khoâng ñöôïc vi chöông trình hoaù (maùy RISC), cuõng chính vì vaäy neân vôùi lôùp naøy chuùng ta chæ khaûo saùt sô löôïc coù tính chaát lòch söû maø thoâi. Do caáu truùc cuûa lôùp vi chöông trình, goïi laø vi caáu truùc, ñöôïc xaùc ñònh bôûi phaàn cöùng neân thöôøng thoâ sô vaø khoù laäp trình. Caùc khaûo saùt veà ñònh thì thöôøng quan troïng vaø chuùng ñaõ daãn Rosin ( 1974 ) ñeán ñònh nghóa vi chöông trình laø “söï hieän thöïc caùc heä thoáng hôïp lyù ñaøy trieån voïng thoâng qua söï phieân dòch treân caùc maùy khoâng hôïp lyù “ . Lôùp vi chöông trình coù moät chöùc naêng ñaëc bieät: Thöïc thi caùc trình phieân dòch cho caùc maùy aûo khaùc. Muïc ñích cuûa thieát keá naøy hieån nhieân daãn ñeán moät toå chöùc ñöôïc toái öu hoùa cao ñoä ñoái vôùi vieäc tìm-naïp, giaûi maõ vaø thöïc thi caùc leänh cuûa lôùp maùy quy öôùc, vaø trong moät soá tröôøng hôïp, caùc leänh phöùc taïp hôn nöõa. Chuùng ta seõ baét ñaàu vieäc khaûo saùt lôùp vi chöông trình baèng vieäc nhaéc laïi moät caùch toùm taét caùc khoái cô baûn trong maïch soá, chuùng laø moät phaàn trong caáu truùc cuûa lôùp vi chöông trình do vaäy cuõng lieân quan ñeán caùc vi laäp trình vieân (microprogrammer). Vi chöông trình vieân laø ngöôøi vieát caùc vi chöông trình, khoâng phaûi laø laäp trình vieân nhoû (small programmer). Keá ñeán chuùng ta ñi vaøo troïng taâm cuûa vaán ñeà, caùch thöùc caùc leänh phöùc taïp hôn ñöôïc thieát laäp töø chuoãi caùc leänh (primitive). Coâng vieäc cuûa vi laäp trình vieân laø vieát moät chöông trình ñieàu khieån caùc thanh ghi, caùc bus, caùc ALU, caùc boä nhôù vaø caùc thaønh phaàn phaàn cöùng khaùc cuûa maùy. Caùc thaønh Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù
-91- Caán Truùc Maùy Tính phaàn naøy hoaëc ñöôïc tìm thaáy trong caùc taøi lieäu veà maïch soá hoaëc ñaõ ñöôïc khaûo saùt trong chöông tröôùc, ôû ñaây chuùng ta chæ nha é c l a ï i m o ä t c a ù c h t o ù m t a é t . I. NHAÉC LAÏI LÔÙP VAÄT LYÙ: 1. Caùc thanh ghi: Thanh ghi laø thaønh phaàn löu tröõ thoâng tin. Lôùp vi chöông trình luoân luoân coù moät soá thanh ghi nhaèm löu döõ thoâng tin caàn thieát cho vieäc xöû lyù leänh ñang ñöôïc phieân dòch. Caùc thanh ghi ñaïi khaùi cuõng gioáng nhö boä nhôù chính, ñieåm khaùc nhau laø caùc thanh ghi ñöôïc ñaët beân trong boä xöû lyù neân chuùng ñöôïc ñoïc vaø ghi nhanh hôn so vôùi vieäc ñoïc vaø ghi caùc töø trong boä nhôù chính, boä nhôù thöôøng ñaët beân ngoaøi chip xöû lyù. Caùc maùy tính lôùn hôn vaø ñaét tieàn hôn thöôøng coù nhieàu thanh ghi hôn caùc maùy nhoû vaø reõ tieàn, chuùng phaûi söû duïng boä nhôù chính ñeå löu tröõ caùc keát quaû trung gian. Treân moät soá maùy tính, moät nhoùm thanh ghi ñöôïc ñaùnh soá 0, 1, 2 … , n - 1 coù giaù trò ôû lôùp vi chöông trình coøn ñöôïc goïi laø cuïc boä (local) hay boä nhôù nhaùp (Scratchpad memory). Moät thanh ghi coù theå ñaët tröng hoaù baèng moät con soá cho bieát thanh ghi löu tröõ bao nhieâu bit. Thoâng tin ñaët trong thanh ghi seõ toàn taïi cho ñeán khi coù moät thoâng tin khaùc thay theá. Quùa trình ñoïc thoâng tin ra khoûi moät thanh ghi khoâng laøm thay ñoåi noäi dung cuûa thanh ghi naøy. Noùi caùch khaùc, khi moät thanh ghi ñöôïc ñoïc, moät baûn sao noäi dung cuûa thanh ghi ñöôïc taïo ra vaø baûn goác trong thanh ghi khoâng bò xaùo troän. 2. Bus noäi: Bus noäi laø taäp hôïp caùc ñöôøng daây truyeàn tín hieäu theo daïng song song. Thí duï: caùc bus ñöôïc duøng ñeå cho pheùp noäi dung cuûa moät thanh ghi ñöôïc sao cheùp ñeán moät thanh ghi khaùc. Khoâng gioáng bus heä thoáng ñaõ khaûo saùt ôû chöông 3, caùc bus naøy chæ keát noái hai thaønh phaàn do vaäy khoâng caàn caùc ñöôøng ñòa chæ hoaëc caùc ñöôøng ñieàu khieån bao quaùt chæ caàn n ñöôøng döõ lieäu vaø trong tröôøng hôïp toång quaùt moät hoaëc hai ñöôøng ñieàu khieån cuõng ñuû. Caùc bus ñöôïc duøng do bôûi vieäc chuyeån song song taát caû caùc bit cuøng moät luùc seõ nhanh hôn nhieàu so vôùi truyeàn noái tieáp töøng bit moät ôû moãi thôøi ñieåm. Moät bus coù theå laø ñôn höôùng (unidirectional) hay song höôùng (bidirectional). Bus ñôn höôùng chæ coù theå chuyeån döõ lieäu theo moät chieàu trong khi bus song höôùng chuyeån döõ lieäu theo caû hai chieàu nhöng khoâng ñoàng thôøi. Caùc bus ñôn höôùng ñieån hình ñöôïc duøng ñeå noái hai thanh ghi, moät thanh ghi luoân luoân laø nguoàn vaø thanh ghi coøn laïi luoân luoân laø ñích. Caùc bus song höôùng ñieån hình ñöôïc duøng khi baát kyø thanh ghi naøo trong taäp thanh ghi cuõng coù theå laø nguoàn hoaëc laø ñích. Nhieàu thaønh phaàn coù khaû naêng töï keát noái hoaëc khoâng keát noái veà maëch ñòeân vôùi bus (nhöng vaãn keát noái veà maët vaät lyù. Caùc keát noái naøy coù theå ñöôïc thöïc hòeân hoaëc khoâng trong vaøi ngiaây. Moät bus maø caùc thaønh phaàn keát noái coù ñaëc tính naøy ñöôïc goïi laø bus ba traïng thaùi (tristate bus) vì moãi moät ñöôøng cuûa bus coù theå laø 0, 1 hoaëc khoâng keát noái. Caùc bus ba traïng thaùi ñöôïc söû duïng roäng raõi khi coù nhieàu thaønh phaàn noái ñeán bus vaø chuùng ñeàu coù khaû naêng ñöa thoâng tin leân bus . Nguyeãn Höõu Loäc Khoa Vaät Lyù