HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ
ThS. ĐẶNG HÙNG VIỆT
ThS. VŨ HỒNG QUÂN
GIÁO TRÌNH
KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
HÀ NỘI, 2015
1
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................... 4
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .............................................................................. 7
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................... 11
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ VI XỬ LÝ VÀ HỆ VI XỬ LÝ .................... 13
1.1. Bộ vi xử lý ................................................................................................. 13
1.1.1. Khái niệm và quá trình phát triển ............................................................. 13
1.1.2. Phân loại bộ vi xử lý ................................................................................. 15
1.1.3. Cấu trúc và hoạt động của bộ vi xử lý ...................................................... 15
1.2. Hệ vi xử lý ................................................................................................. 19
1.2.1. Cấu trúc phần cứng ................................................................................... 19
1.2.2. Phần mềm .................................................................................................. 21
1.2.3. Hoạt động của hệ vi xử lý ......................................................................... 22
1.2.4. Các bước thiết kế một hệ vi xử lý ............................................................. 23
Chương 2: BỘ VI XỬ LÝ INTEL 8086 ............................................................. 26
2.1. Cấu trúc bên trong bộ vi xử lý 8086 ......................................................... 26
2.1.1. Sơ đồ khối ................................................................................................. 26
2.1.2. Đơn vị giao tiếp bus (BIU) ....................................................................... 26
2.1.3. Đơn vị thực hiện lệnh EU ......................................................................... 27
2.1.4. Các thanh ghi ............................................................................................ 28
2.2. Tập lệnh của bộ vi xử lý 8086................................................................... 32
2.2.1. Khái niệm về lệnh và cách mã hóa lệnh ................................................... 32
2.2.2. Các chế độ địa chỉ của 8086 ..................................................................... 36
2.2.3. Mô tả tập lệnh của 8086 ............................................................................ 39
2.3. Lập trình hợp ngữ cho 8086 ...................................................................... 66
2.3.1. Cú pháp của chương trình hợp ngữ ........................................................... 68
2.3.2. Dữ liệu cho chương trình .......................................................................... 70
2
2.3.3. Biến và hằng .............................................................................................. 70
2.3.4. Khung chương trình hợp ngữ .................................................................... 73
Chương 3: GHÉP NỐI 8086 VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI. .......... 82
3.1. Các tín hiệu của 8086 và mạch phụ trợ 8284, 8288 ................................. 82
3.1.1. Các tín hiệu của 8086 ................................................................................ 82
3.1.2. Mạch tạo xung nhịp 8284 và ghép nối với 8086 ...................................... 87
3.1.3. Mạch điều khiển bus 8288 và ghép nối với 8086 ..................................... 89
3.2. Ghép nối 8086 với bus hệ thống ............................................................... 91
3.2.1. Các chu kỳ bus của 8086 .......................................................................... 91
3.2.2. Ghép nối 8086 với bus hệ thống. .............................................................. 93
3.3. Tổ chức bộ nhớ cho 8086 .......................................................................... 95
3.3.1. Cấu trúc chung của IC nhớ ....................................................................... 97
3.3.2. Giới thiệu một số IC nhớ tiêu biểu. .......................................................... 98
3.3.3. Nguyên tắc và các bước tổ chức bộ nhớ ................................................. 100
3.3.4. Tổ chức bộ nhớ RAM cho 8086 ............................................................. 102
3.3.5. Tổ chức bộ nhớ ROM cho 8086 ............................................................. 105
3.4. Ghép nối bộ vi xử lý 8086 với cổng vào/ra ............................................ 108
3.4.1. Nguyên tắc ghép nối ............................................................................... 108
3.4.2. Ghép nối với cổng vào/ra đơn giản ......................................................... 110
3.4.3. Ghép nối với cổng vào/ra song song dùng 8255A .................................. 112
3.4.4. Truyền thông nối tiếp dùng 8250A, 8251A ............................................ 125
3.5. Ghép nối 8086 với một số thiết bị ngoại vi ............................................ 156
3.5.1. Ghép nối với bàn phím ............................................................................ 156
3.5.2. Ghép nối với bộ hiển thị ......................................................................... 163
3.5.3. Ghép nối với bộ chuyển đổi AD, DA ..................................................... 172
Chương 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀO/RA DỮ LIỆU .................................. 182
4.1. Vào/ra bằng phương pháp thăm dò ......................................................... 182
4.1.1. Nguyên lý vào/ra bằng phương pháp thăm dò ........................................ 182
4.1.2. Ưu, nhược điểm....................................................................................... 185
3
4.2. Vào/ra bằng phương pháp ngắt ngắt bộ vi xử lý..................................... 185
4.2.1. Ý nghĩa vào/ra bằng phương pháp ngắt .................................................. 185
4.2.2. Hệ thống ngắt của 8086 .......................................................................... 186
4.2.3. Nguyên lý vào/ra bằng phương pháp ngắt .............................................. 187
4.2.4. Mạch điều khiển ngắt ưu tiên 8259A ...................................................... 188
4.3. Vào/ra bằng phương pháp truy nhập trực tiếp bộ nhớ ............................ 208
4.3.1. Ý nghĩa và nguyên tắc truy nhập trực tiếp bộ nhớ .................................. 208
4.3.2. Bộ điều khiển truy nhập trực tiếp bộ nhớ Intel 8237A ........................... 212
Chương 5: MỘT SỐ BỘ VI XỬ LÝ THÔNG DỤNG ..................................... 224
5.1. Một số bộ vi xử lý tiên tiến của Intel ...................................................... 224
5.1.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 224
5.1.2. Các tính năng tiên tiến ............................................................................ 225
5.2. Bộ vi điều khiển ...................................................................................... 232
5.2.1. Khái niệm vi điều khiển .......................................................................... 232
5.2.2. Họ vi điều khiển 8051 ............................................................................. 233
5.2.3. Một số ví dụ về ghép nối và lập trình cho 8051 ..................................... 234
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 244
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Tiếng anh
Tiếng việt
ADC
Analog-Digital Converter
Bộ biến đổi tín hiệu tương tự -
số
ALU
Arithemethic logic Unit
Bộ thực thi số học và logic
BISYNC
Binary synchronous communication
protocol
Giao thức truyền thông tin hệ
2 đồng bộ
BIU
Bus Interface Unit
Khối giao tiếp bus
CPU
Central proccessing Unit
Khối xử lý trung tâm
DAC
Digital- Analog Converter
Bộ biến đổi tín hiệu số-tương
tự
DMA
Direct Memory Access
Truy nhập trực tiếp bộ nhớ
DMAC
Direct Memory Access Controller
Mạch điều khiển truy nhập bộ
nhớ trực tiếp
DRAM
Dynamic RAM
RAM động
EEPROM
Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory
Bộ nhớ chỉ đọc khả trình xóa
bằng điện
EOI
End of Interupt
Kết thúc ngắt
EPROM
Eraseable Programmale Read Only
Memory
Bộ nhớ chỉ đọc khả trình xóa
được
EU
Excutive Unit
Khối xử lý lệnh
FIFO
First in first out
Vào trước ra trước
GDT
Global Descriptor Table
Bảng mô tả không gian nhớ
toàn cục
I/O
Input/Output
Cổng vào/ra
IC
Integrated Circuit
Vi mạch tích hợp
IQ
Instruction Queue
Hàng đợi lệnh
LSB
Least significant bit
Bit có trọng số thấp nhất
LSI
Large Scale Integration
Công nghệ IC mật độ lớn
LDT
Lcal Descriptor Table
Bảng mô tả không gian nhớ
cục bộ
MAX
Maximum
Chế độ tối đa
MIN
Minimum
Chế độ tối thiều
MMU
Memory Managment Unit
Khối quản lý bộ nhớ
MSB
Most significant bit
Bit có trọng số cao nhất
MSW
Machine Status Word
Từ trạng thái máy
PIC
Priority Interupt Controller
Mạch điều khiển ngắt ưu tiên
PPI
Programmable Peripheral Interface
Vào/ra song song lập trình
được
PROM
Programable Read Only Memory
Bộ nhớ chỉ đọc khả trình