intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Kỹ Thuật vi điều khiển

Chia sẻ: 326159487 326159487 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST
Báo xấu
150
lượt xem 32
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo sách 'kỹ thuật vi điều khiển', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ Thuật vi điều khiển

  1. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  M cl c CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NI M CƠ B N VÀ C U TRÚC CHUNG..............................- 6 - 1.1. GI I THI U CHUNG V VI X LÝ ...................................................................- 6 - 1.1.1. T NG QUAN ...................................................................................................- 6 - 1.1.1.1. Khái ni m .................................................................................................- 6 - 1.1.1.2. L ch s phát tri n c a các b vi x lý ....................................................- 6 - 1.1.2. C I M CHUNG C A B VI X LÝ .....................................................- 8 - 1.2. C U TRÚC H VI X LÝ VÀ T CH C BÊN TRONG CPU ........................- 10 - 1.2.1. C U TRÚC CHUNG C A M T H VI X LÝ .........................................- 10 - 1.2.1.1. Kh i x lý trung tâm, CPU ...................................................................- 10 - 1.2.1.2. B nh bán d n (Memory)....................................................................- 10 - 1.2.1.3. Kh i ph i ghép vào/ra (I/O) ..................................................................- 11 - 1.2.1.4. H th ng Bus ..........................................................................................- 11 - 1.2.2. C U TRÚC CHUNG C A CPU ...................................................................- 12 - 1.2.2.1. Kh i ALU ...............................................................................................- 12 - 1.2.2.2. Các thanh ghi bên trong vi x lý ..........................................................- 14 - 1.2.2.3. Kh i i u khi n logic và kh i gi i mã l nh .........................................- 14 - 1.2.2.4. Bus d li u bên trong vi x lý (Internal data bus) .............................- 14 - 1.3. C U TRÚC D LI U TRONG H VI X LÝ ..................................................- 15 - 1.3.1. CÁC H M DÙNG TRONG H VI X LÝ............................................- 15 - 1.3.1.1. H cơ s mư i (Decimal – th p phân)..................................................- 15 - 1.3.1.2. H cơ s hai (Binary – nh phân) ..........................................................- 15 - 1.3.1.3. H cơ s 16 (Hexa decimal – th p l c phân) .......................................- 15 - 1.3.1.4. H mư i mã hoá b ng h hai (H BCD) ..............................................- 16 - 1.3.2. BI U DI N CÁC S VÀ KÝ T THEO MÃ H HAI................................- 16 - 1.3.2.1. Bi u di n s nguyên ...............................................................................- 16 - 1.3.2.2. Bi u di n s th c ....................................................................................- 19 - 1.3.2.3. Bi u di n ký t theo mã ASCII ............................................................- 19 - 1.3.3. CÁC PHÉP TOÁN S H C V I MÃ H HAI............................................- 21 - 1.3.3.1. Phép c ng................................................................................................- 21 - 1.3.3.2. Phép tr ..................................................................................................- 21 - 1.3.3.3. Phép nhân ...............................................................................................- 22 - 1.3.3.4. Phép chia.................................................................................................- 23 - CHƯƠNG II: H VI X LÝ INTEL 80x86 ....................................................................- 25 - 2.1. C U TRÚC C A B VI X LÝ 8086 ...............................................................- 25 - 2.1.1. T NG QUAN .................................................................................................- 25 - 2.1.2. C U TRÚC BÊN TRONG VÀ HO T NG C A VI X LÝ 8086 ........- 25 - 2.1.2.1. Các kh i ch c năng c a CPU ...............................................................- 25 - 2.1.2.2. Các thanh ghi c a CPU .........................................................................- 28 - 2.1.3. MÔ T CH C NĂNG CÁC CHÂN C A VI X LÝ 8086 ........................- 32 - 2.1.4. T CH C B NH C A VI X LÝ 8086..................................................- 36 - 2.2. CÁC CH NH A CH C A B VI XƯ LÝ 8086 ................................- 37 - 2.2.1. CH A CH THANH GHI...................................................................- 40 - 2.2.2. CH A CH T C THÌ .........................................................................- 40 - 2.2.3. CH A CH TR C TI P ....................................................................- 40 - 2.2.4. CH A CH GIÁN TI P QUA THANH GHI ....................................- 40 - 2.2.5. CH A CH TƯƠNG I CƠ S ......................................................- 41 - -1- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  2. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  2.2.6. CH A CH TƯƠNG I CH S ....................................................- 41 - 2.2.7. CH A CH TƯƠNG I CH S CƠ S ........................................- 41 - 2.2.8. CH A CH CHU I (STRING) – M NG..........................................- 42 - 2.2.9. CH A CH C NG (PORT)................................................................- 42 - 2.3. T P L NH C A VI X LÝ 8086.......................................................................- 43 - 2.3.1. GI I THI U CHUNG ....................................................................................- 43 - 2.3.2. T P L NH C A VI X LÝ 8086 ................................................................- 43 - 2.3.2.1. Nhóm các l nh v n chuy n (sao chép) d li u ....................................- 43 - 2.3.2.2. Nhóm các l nh tính toán s h c ............................................................- 48 - 2.3.2.3. Nhóm các l nh tính toán logic ..............................................................- 52 - 2.3.2.4. Nhóm các l nh d ch, quay toán h ng ...................................................- 52 - 2.3.2.5. Nhóm các l nh so sánh ..........................................................................- 57 - 2.3.2.6. Nhóm các l nh nh y (r nhánh) ...........................................................- 58 - 2.3.2.7. Nhóm các l nh l p..................................................................................- 67 - 2.3.2.8. Nhóm các l nh i u khi n, c bi t khác ............................................- 69 - 2.4. CÁC M CH PH TR ........................................................................................- 73 - 2.4.1. M CH T O XUNG NH P ............................................................................- 73 - 2.4.2. M CH CH T VÀ M BUS .......................................................................- 74 - 2.4.2.1. M ch ch t (Latch) .................................................................................- 74 - 2.4.2.2. B m bus .............................................................................................- 76 - 2.4.3. CÁC B NH ................................................................................................- 78 - 2.4.3.1. B nh c nh ROM (Read Only Memory) .......................................- 78 - 2.4.3.2. B nh bán c nh EPROM (Erasable Programable ROM) ...........- 78 - 2.4.3.3. RAM (Random Access Memory – b nh c/ghi) ............................- 79 - 2.4.4. M CH GI I MÃ A CH ............................................................................- 82 - 2.4.4.1. Th c hi n gi i mã b ng các m ch NAND ...........................................- 82 - 2.4.4.2. Th c hi n gi mã b ng m ch gi i mã 74LS138 ..................................- 83 - 2.4.4.3. Th c hi n b gi i mã dùng PROM ......................................................- 85 - 2.5. BI U TH I GIAN C/GHI C A VI X LÝ............................................- 86 - 2.5.1. XUNG NH P VÀ CHU KỲ MÁY .................................................................- 86 - 2.5.2. CHU KỲ C/GHI C A VI X LÝ 8086...................................................- 87 - 2.6. CÁC CH LÀM VI C C A VI X LÝ.......................................................- 88 - 2.6.1. CH KH I NG ..................................................................................- 88 - 2.6.2. CH I ..................................................................................................- 89 - 2.6.3. CH TREO ..............................................................................................- 89 - 2.6.4. CH NG T ..............................................................................................- 89 - 2.6.5. CH D NG .............................................................................................- 90 - 2.7. M T S VÍ D ....................................................................................................- 90 - 2.8. L P TRÌNH H P NG CHO VI X LÝ 8086/8088 .........................................- 94 - 2.8.1. GI I THI U CHUNG V H P NG ...........................................................- 94 - 2.8.2. CÚ PHÁP C A CHƯƠNG TRÌNH H P NG ............................................- 94 - 2.8.2.1. Các trư ng c a h p ng .......................................................................- 94 - 2.8.2.2. Khai báo bi n, h ng, chương trình con ...............................................- 95 - 2.8.3. KHUÔN D NG C A CHƯƠNG TRÌNH H P NG ..................................- 98 - 2.8.3.1. Chương trình .EXE ...............................................................................- 98 - 2.8.3.2. Chương trình .COM ............................................................................- 101 - 2.8.4. C U TRÚC L P TRÌNH CƠ B N B NG H P NG .............................- 102 - 2.8.4.1. C u trúc tu n t ...................................................................................- 102 - -2- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  3. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  2.8.4.2. C u trúc r nhánh................................................................................- 102 - 2.8.4.3. C u trúc l p ..........................................................................................- 104 - CHƯƠNG III: H VI I U KHI N 8 BIT H 8051....................................................- 107 - 3.1. C U TRÚC PH N C NG H VI I U KHI N 8051 ...................................- 107 - 3.1.1. GI I THI U CHUNG ..................................................................................- 107 - 3.1.2. SƠ C U TRÚC C A H VI I U KHI N 8051 ...............................- 109 - 3.1.3. MÔ T CH C NĂNG CÁC CHÂN C A 8051.........................................- 110 - 3.1.3.1. Các Port ................................................................................................- 110 - 3.1.3.2. Các ngõ tín hi u i u khi n ................................................................- 112 - 3.1.3.3. Các chân ngu n và ng h ................................................................- 113 - 3.1.4. T CH C B NH C A 8051 ..................................................................- 113 - 3.1.4.1. Các bank thanh ghi có a ch t 00H – 1FH ....................................- 115 - 3.1.4.2. RAM a ch hóa t ng bit có a ch t 20H n 2FH .....................- 116 - 3.1.4.3. RAM a d ng có a ch t 30H – 7FH .............................................- 116 - 3.1.4.4. Các thanh ghi có ch c năng c bi t .................................................- 116 - 3.1.5. HO T NG RESET..................................................................................- 121 - 3.2. CÁC CH A CH C A 8051...................................................................- 121 - 3.2.1. Ki u nh a ch dùng thanh ghi (Register Addressing)..............................- 122 - 3.2.2. Ki u nh a ch tr c ti p (Direct Addressing)............................................- 122 - 3.2.3. nh a ch gián ti p (Indirect Addressing).................................................- 122 - 3.2.4. nh a ch t c th i (Immediate Addressing) .............................................- 122 - 3.2.5. nh a ch tương i ..................................................................................- 123 - 3.2.6. nh a ch tuy t i ....................................................................................- 123 - 3.2.7. nh a ch dài (Long Addressing)..............................................................- 123 - 3.2.8. nh a ch ch s (Index Addressing) ........................................................- 123 - 3.3. T P L NH C A 8051 .......................................................................................- 124 - 3.3.1. NHÓM L NH S H C ...............................................................................- 124 - 3.3.2. NHÓM L NH LOGIC..................................................................................- 127 - 3.3.3. NHÓM L NH DI CHUY N D LI U .......................................................- 130 - 3.3.4. NHÓM L NH X LÝ BIT ..........................................................................- 132 - 3.3.5. NHÓM L NH R NHÁNH .........................................................................- 133 - 3.4. L P TRÌNH H P NG CHO VI I U KHI N 8051......................................- 138 - 3.4.1. TRÌNH D CH H P NG .............................................................................- 138 - 3.4.2. KHUÔN D NG C A CHƯƠNG TRÌNH H P NG ................................- 139 - 3.4.3. KI U D LI U VÀ CH D N....................................................................- 139 - 3.4.3.1. Ki u d li u ..........................................................................................- 139 - 3.4.3.2. Ch d n ..................................................................................................- 140 - 3.4.4. C NG VÀO/RA VÀ L P TRÌNH ..............................................................- 141 - 3.4.4.1. Gi i thi u các c ng (port) c a 8051 ...................................................- 141 - 3.4.4.2. L p trình vào/ra, thao tác bit .............................................................- 143 - 3.4.5. B M/ NH TH I C A 8051 VÀ L P TRÌNH ..................................- 147 - 3.4.5.1. Các thanh ghi ph c v cho Timer/counter........................................- 148 - 3.4.5.2. L p trình các b nh th i gian c a 8051 ..........................................- 150 - 3.4.5.3. L p trình cho b m ..........................................................................- 155 - 3.4.6. L P TRÌNH TRUY N THÔNG N I TI P CHO 8051 .............................- 158 - 3.4.6.1. Cơ s truy n thông n i ti p ................................................................- 158 - 3.4.6.2. Chu n RS232........................................................................................- 160 - 3.4.6.3. Ghép n i 8051 v i RS232 ....................................................................- 162 - -3- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  4. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  3.4.6.4. L p trình truy n thông n i ti p 8051 .................................................- 164 - 3.4.6.5. Nhân ôi t c baud trong 8051 .......................................................- 169 - 3.4.7. L P TRÌNH NG T 8051.............................................................................- 171 - 3.4.7.1. T ng quan .............................................................................................- 171 - 3.4.7.2. Trình t th c hi n ng t .......................................................................- 172 - 3.4.7.3. Sáu ng t c a 8051 (b ng 5.3.3a) .........................................................- 173 - 3.4.7.4. Cho phép ng t và c m ng t ................................................................- 173 - 3.4.7.5. i u ki n cho phép m t ng t ..............................................................- 174 - 3.4.7.6. L p trình ng t b nh th i 8051 .......................................................- 175 - 3.4.7.7. L p trình ng t ph n c ng ngoài .........................................................- 176 - 3.4.7.8. L p trình ng t truy n thông n i ti p cho 8051 .................................- 181 - CHƯƠNG IV: GHÉP N I VÀ TRAO I D LI U TRONG H VI X LÝ ..........- 187 - 4.1. GHÉP N I VI X LÝ/VI I U KHI N V I B NH NGOÀI ....................- 187 - 4.1.1. M T S CHÂN C A 8051 PH C V CHO GHÉP N I V I B NH NGOÀI .......................................................................................................................- 187 - 4.1.1.1. Chân EA ...............................................................................................- 187 - 4.1.1.2. C ng P0 và P2 ......................................................................................- 187 - 4.1.1.3. Chân PSEN ...........................................................................................- 188 - 4.1.1.4. Chân RD và WR ...................................................................................- 188 - 4.1.2. GHÉP N I VI I U KHI N 8051 V I B NH CHƯƠNG TRÌNH NGOÀI .......................................................................................................................- 188 - 4.1.3. GHÉP N I VI I U KHI N 8051 V I B NH D LI U NGOÀI ......- 189 - 4.2. GHÉP N I SONG SONG VÀ L P TRÌNH ......................................................- 194 - 4.2.1. T NG QUAN ...............................................................................................- 194 - 4.2.2. GHÉP N I 8051 V I 8255A .......................................................................- 195 - 4.2.2.1. Ch c năng các chân c a 8255A ..........................................................- 195 - 4.2.2.2. Ch n ch c a 8255A .......................................................................- 197 - 4.3. PH I GHÉP VI I U KHI N V I TH GI I TH C 1: PH I GHÉP 8051 V I MÀN HÌNH TINH TH L NG LCD, CHUY N I TƯƠNG T – S ADC VÀ C M BI N NHI T ..................................................................................................- 204 - 4.3.1. PH I GHÉP VI X LÝ V I MÀN HÌNH TINH TH L NG LCD .........- 204 - 4.3.1.1. Mô t chân c a LCD ...........................................................................- 205 - 4.3.1.2. B ng l nh c a LCD..............................................................................- 206 - 4.3.1.3. L p trình g i/nh n d li u n/t LCD ............................................- 209 - 4.3.2. GHÉP N I ADC V I 8051 VÀ L P TRÌNH............................................- 216 - 4.3.2.1. Gi i thi u v ADC0804........................................................................- 216 - 4.3.2.2. N i ghép ADC0804 v i 8051 và l p trình ..........................................- 219 - 4.3.3. N I GHÉP 8051 V I C M BI N NHI T .................................................- 223 - 4.3.3.1. Gi i thi u chung v c m bi n nhi t....................................................- 223 - 4.3.3.2. Ph i h p tín hi u và ph i ghép LM35 v i 8051 ................................- 223 - 4.4. PH I GHÉP VI I U KHI N V I TH GI I TH C 2: PH I GHÉP 8051 VI NG CƠ BƯ C, BÀN PHÍM VÀ B BIÉN I S – TƯƠNG T DAC....- 224 - 4.4.1. N I GHÉP 8051 V I NG CƠ BƯ C ...................................................- 224 - 4.4.1.1. Phân lo i ng cơ bư c .......................................................................- 225 - 4.4.1.2. Nguyên lý ho t ng c a ng cơ bư c .............................................- 226 - 4.4.1.3. M t s thông s và khái ni m .............................................................- 230 - 4.4.2. N I GHÉP 8051 V I BÀN PHÍM ..............................................................- 235 - -4- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  5. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  4.4.2.1. Ph i ghép bàn phím v i 8051 .............................................................- 235 - 4.4.2.2. Quét và xác nh phím ........................................................................- 236 - 4.4.2.3. N i t các hàng và c các c t ..........................................................- 236 - 4.4.3. PH I GHÉP M T DAC V I 8051 .............................................................- 241 - 4.4.3.1. B bi n i s - tương t DAC ...........................................................- 241 - 4.4.3.2. B bi n i DAC MC1408 (hay DAC0808) .......................................- 242 - 4.4.3.3. Chuy n Iout sang i n áp DAC0808 ................................................- 242 - Ph l c 1: Danh m c các t vi t t t .................................................................................- 245 - Ph l c 2: T p l nh c a h vi x lý 80x86......................................................................- 246 - Ph l c 3: T p l nh c a vi i u khi n h 8051 ...............................................................- 293 - Nhóm l nh s h c (Mathematical (Arithmetic) Instructions) .....................................- 293 - Nhóm l nh Logic (Logic Instructions) ........................................................................- 294 - Nhóm l nh di chuy n d li u (Data Transfer Instructions).........................................- 295 - Nhóm l nh x lý bit (Bit Oriented Instructions) .........................................................- 297 - Nhóm l nh chuy n quy n i u khi n (r nhánh) (Control Transfer Instructions) ......- 298 - -5- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  6. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NI M CƠ B N VÀ C U TRÚC CHUNG 1.1. GI I THI U CHUNG V VI X LÝ 1.1.1. T NG QUAN 1.1.1.1. Khái ni m Vi x lý g m các c ng logic gi ng như các c ng logic ư c s d ng trong ơn v x lý trung tâm (Central Procecessing Unit) c a máy tính s . Do c u trúc gi ng như CPU và ư c xây d ng t các m ch vi i n t nên có tên là vi x lý: microprocessor. Gi ng như CPU, microprocessor có các m ch i n t cho vi c i u khi n d li u (data) và tính toán d li u dư i s i u khi n c a chương trình. Ngoài ra microprocessor là m t ơn v x lý d li u. x lý d li u, vi x lý ph i i u khi n các m ch logic, vi x lý i u khi n các m ch logic thì c n ph i có chương trình. Chương trình là t p h p các l nh x lý d li u, các l nh ã ư c lưu tr trong b nh . Công vi c th c hi n l nh bao g m các bư c như sau: ón l nh t b nh , sau ó các m ch logic i u khi n s gi i mã l nh và sau cùng thì các m ch logic i u khi n s th c hi n l nh sau khi gi i mã. Do các l nh lưu tr trong b nh nên có th thay i các l nh n u c n. Khi thay i các l nh c a vi x lý t c là thay i cách th c x lý d li u. Các l nh lưu tr trong b nh s quy t nh công vi c mà vi x lý s làm. Như v y: Vi x lý là m t vi m ch c l n ho c c c l n v i ch c năng chính là: là x lý d li u. làm ư c i u này vi x lý ph i có các m ch logic cho vi c x lý và i u khi n d li u. Các m ch logic x lý s di chuy n d li u t nơi này sang nơi khác và th c hi n các phép toán trên d li u, m ch logic i u khi n s quy t nh m ch i n nào cho vi c x lý d li u. vi x lý th c hi n m t l nh v i trình t như sau: ón l nh t b nh , ti p theo m ch logic i u khi n s gi i mã l nh xem l nh ó yêu c u vi x lý th c hi n công vi c gì, sau ó vi x lý s th c hi n úng công vi c c a l nh ã yêu c u, quá trình này ư c g i là chu kỳ ón - và - th c hi n. Ngoài ch c năng ón và th c hi n l nh, các m ch logic i u khi n còn i u khi n các m ch i n giao ti p bên ngoài k t n i v i vi x lý. vi x lý c n ph i có s tr giúp c a các m ch i n bên ngoài. Các m ch i n dùng lưu tr l nh vi x lý x lý ư c g i là b nh , các m ch i n giao ti p di chuy n d li u t bên ngoài vào bên trong vi x lý và xu t d li u t bên trong vi x lý ra ngoài ư c g i là các thi t b ghé p n i vào ra I/O. 1.1.1.2. L ch s phát tri n c a các b vi x lý Vi x lý là s k t h p c a 2 k thu t công ngh quan tr ng nh t: ó là máy tính dùng k thu t s (Digital Computer) và các m ch vi i n t . Hai công ngh này k t h p l i v i nhau vào năm 1970, sau ó các nhà nghiên c u ã ch -6- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  7. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  t o ra vi x lý (Microprocessor). D a vào l ch s phát tri n c a các b vi x lý ta có th chia ra làm 4 th h như sau: • Th h th nh t (1971 – 1973) Năm 1971 Intel cho ra i b vi x lý u tiên là 4004 (4 bit s li u, 12 bit a ch ) sau ó Intel và các nhà s n xu t khác cũng l n lư t cho ra i các b vi x lý khác: 4040 (4 bit) và 8008 (8 bit) c a Intel. PPS – 4 (4 bit) c a Rockwell International, IPM – 16 (bit) c a National Semiconductor. c i m chung c a các b vi x lý th h này là: - Thông thư ng là 4 bit d li u (cũng có th dài hơn). - Công ngh ch t o PMOS v i c i m m t ph n t nh , t c ch m, giá r và ch có kh năng ưa ra dòng t i nh . th c hi n l nh: 10 – 60 µs/ l nh. V i t n s - Tc ng h fclk = 0, 1 – 0, 8 MHz. - T p l nh ơn gi n và ph i c n nhi u m ch ph tr m i t o nên m t vi x lý hoàn ch nh. • Th h th hai (1974 – 1977) Các b vi x lý i di n cho th h này là vi x lý 8 bít 6502 c a MOS Technology, 6800 và 6809 c a Motorola, 8080 c a Intel và c bi t là b vi x lý Z80 c a Zilog. Các b vi x lý này có t p l nh phong phú hơn và thư ng có kh năng phân bi t a ch b nh v i dung lư ng n 64KB. Có m t s b vi x lý còn có kh năng phân bi t ư c 256 a ch cho các thi t b ngo i vi (h Intel và Zilog). Chúng ã ư c s d ng r ng rãi trong công nghi p và nh t là t o ra các máy tính 8 bit n i ti ng m t th i như Apple II Commodore 64. T t c các vi x lý th i kỳ này u ư c ch t o b ng công ngh NMOS (m t phân t trên m t ơn v di n tích cao hơn so v i công ngh PMOS) ho c CMOS (ti t t 1 – 8µs/ l nh v i t n ki m i n năng tiêu th ) và cho phép t ư c t c ng h 1 – 5 MHz. • Th h th ba (1978 – 1982) i di n là các b vi x lý 16 bit 8086/80186/0286 c a Intel ho c 68000/68010 c a Motorola. Các b vi x lý này có dài 16 bit và t p l nh phong phú v i l nh nhân, chia và các thao tác v i chu i ký t . Kh năng phân bi t a ch cho b nh ho c cho thi t b ngo i vi c a các vi x lý th h này cũng l n hơn (t 1 – 16 MB cho b nh và t i 64KB cho a ch thi t b ngo i vi i v i h Intel). Ph n l n các b vi x lý th h này u t t c t 0, 1 – 1µs/ l nh v i t n ng h fclk = 5 – 10 MHz. • Th h th tư (1983 - ?) Các b vi x lý i di n cho th h này là các vi x lý 32 bit 80386/80486 và 64 bit c a Pentium c a Intel, các vi x lý 32 bit 68020/68040/68060 c a -7- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  8. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  Motorola. c i m c a vi x lý th h này là bus a ch u là 32 bit (phân bi t 4GB b nh ) và có kh năng làm vi c v i b nh o. Sau ây là b ng thông s c a các b vi x lý c a Intel Thông s 8086 8088 80286 Nă m s n x u t 6/1978 1979 2/1982 fclkmax (xung nh p ng h ) 10 MHz 10 MHz 20 MHz MIPS (tri u l nh/s) 0, 33 0, 33 1, 2 S tranzitor 29.000 29.000 134.000 Bus s li u 16 bit 8 bit 16 bit Bus a ch 20 bit 20 bit 24 bit Kh năng a ch 1 MB 1 MB 16 MB S chân 40 40 68 Ch b nh o Không Không Có Có b qu n lý b nh bên trong Không Không Có 1.1.2. C I M CHUNG C A B VI X LÝ M i b vi x lý u có nh ng c i m và ch c năng riêng tuy nhiên chúng u có nh ng ăc i m chung sau: Chi u dài bus d li u ( l n c a m ch vi x lý): ư c ánh giá b ng s bit l n nh t mà vi x lý có th x lý song song ng th i trong m t l n thao tác. Ví d : M ch vi x lý 16 bit thì có nghĩa vi x lý có th x lý song song m t l n 16 bit. M i vi x lý có chi u dài bus d li u khác nhau s có m t kh năng ng d ng khác nhau, các vi x lý có chi u dài bus d li u l n, t c làm vi c nhanh, kh năng truy xu t b nh l n ư c dùng trong các công vi c x lý d li u, i u khi n ph c t p. Các vi x lý 32 bit có kh năng làm vi c nhanh hơn vì m i l n l y d li u t b nh vi x lý có th l y m t l n 4 byte, trong khi ó các vi x lý 8 bit thì ph i làm 4 l n, v i vi x lý 16 bit ph i th c hi n 2 l n. V y n u so v i vi x lý 8 bit thì vi x lý 32 bit có t c tăng g p 4, v i vi x lý 16 bit thì t c vi x lý 32 bit tăng g p ôi. tăng t c làm vi c c a vi x lý là m c tiêu hàng u c a các nhà ch t o vi x lý. Chi u dài bus a ch (kh năng truy xu t b nh ): Dung lư ng b nh mà vi x lý có th truy xu t, là m t ph n trong c u trúc c a vi x lý. Các vi x lý u tiên b gi i h n v kh năng truy xu t b nh : Vi x 4004 có 14 ư ng a ch nên có th truy xu t ư c 214 = 16.384 ô nh , vi x lý 8 bit có 16 ư ng a ch nên có th truy xu t ư c 216 = 65.536 ô nh , vi x lý 16 bit có 20 ư ng a ch nên có th truy xu t 220 = 1.048.576 = 1MB ô nh , vi x lý 32 bit như 386 hay 68020 có th truy xu t 4GB ô nh . Vi x lý có kh năng truy xu t b nh càng l n nên có th x lý các chương trình l n. Tùy theo ng d ng c th mà ch n m t vi x lý thích h p. -8- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  9. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  S chân và các hình d ng ngoài c a vi x lý: Các b vi x lý 8088/8086 ư c óng trong v 2 hàng chân. ó là lo i v b ng Plastic có các chân hư ng xu ng dư i theo hai hàng song song hai bên. Các b vi x lý l n hơn có 64 chân hay nhi u hơn n a có v b c v i các chân ra t o thành m ng x p x p trên c 4 phía. Thông thư ng các vi x lý có s chân càng nhi u thì càng hoàn h o. Tuy v y trong th c t ngư i ta có th dùng phương pháp d n chân, nghĩa là m t chân tín hi u có th làm hai ch c năng và phân bi t hai ch c năng y ngư i s d ng ph i l p chương trình. Xung nh p h th ng (System clock): Dùng ng b các thao tác bên trong và bên ngoài c a vi x lý b ng cách phát ra các xung nh p th i gian theo các kho ng cách c nh, xu hư ng ngày nay là dùng m ch m t xung nh p và kho ng cách gi a hai xung ng h h th ng ư c g i là chu kỳ xung nh p. T n s xung clock cung c p cho vi x lý làm vi c quy t nh n t c làm vi c c a vi x lý, vi x lý có t c làm vi c càng l n thì kh năng x lý l nh càng nhanh. Tuy nhiên t n s xung nh p không ph i là y u t duy nh t. T c vi x lý còn ph thu c vào cách th c x lý thông tin trong c u trúc c a vi x lý. T n s xung clock làm vi c c a các vi x lý ư c cho b i các nhà ch t o. Vi x lý T n s xung clock Chi u dài t d li u 8051 12MHz 8-bit Z80A 4MHz 8-bit Z80B 6MHz 8-bit 286 16MHz 16-bit 486DX2-66 66Mhz 32-bit Pentium 66MHz 32-bit i n áp ho t ng (ngu n nuôi): V i công ngh PMOS các b vi x lý c n ngu n nuôi v i nhi u i n áp ho t ng khác nhau, ví d : ±5V, ±10V. Còn v i công ngh NMOS thì ch c n ngu n nuôi duy nh t +5V. ây là m c i n áp cao bù l i các s t áp trong các m ch s , ng th i cũng nh tránh gây t p âm. Các b vi x lý ngày nay v i công ngh CMOS ã cho ra i các lo i vi x lý 3, 3V, òi h i dòng tiêu th ch b ng 60% so v i chip 5V Các m ch ph c n: Là các m ch làm ch c năng gi i mã chuy n i s li u, m ch ghép n i logic, m ch m và nh th i gian, m ch i u khi n bàn phím, hi n th … Lo i m ch này cũng ư c ch t o theo hãng và thư ng tương ng v i m ch vi x lý c a hãng y. M ch ph i ghép vào ra: Làm nhi m v trao i s li u vào và ra cho CPU. M i hãng s ch t o m ch ph i ghép i kèm. Lo i vi x lý nào càng nhi u m ch ph i ghép thì càng d s d ng. -9- Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  10. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  Ph n m m (chương trình): M i m t vi x lý có m t ph n m m ư c hãng trang b hay còn g i là t p l nh. Ngư i s d ng căn c vào t p l nh này khai thác s d ng và t o thành các chương trình ph c v cho các m c ích c th . T p l nh c a vi x lý là m t trong nh ng y u t cơ b n ánh giá ch c năng làm vi c c a vi x lý. N u vi x lý có nhi u m ch i n logic bên trong th c hi n thì s l nh i u khi n c a vi x lý càng nhi u, khi ó vi x lý càng l n và ph c t p càng l n. Ví d so sánh 2 t p l nh c a 2 vi x lý 8 bit là 80C51 và Z80 thì 80C51 có 111 l nh khác nhau còn Z80 có 178 l nh. T p l nh c a m t vi x lý càng nhi u r t có ích khi l p trình hay vi t chương trình cho vi x lý. 1.2. C U TRÚC H VI X LÝ VÀ T CH C BÊN TRONG CPU 1.2.1. C U TRÚC CHUNG C A M T H VI X LÝ Trên ây ta ã th y b vi x lý là m t thành ph n r t cơ b n không th thi u ưc t o nên m t máy vi tính. Trong th c t b vi x lý còn ph i k t h p thêm các b ph n i n t khác ví d như: b nh , các b ph i ghép vào/ra t o nên m t h vi x lý hoàn ch nh. Hình 1.2.1 gi i thi u sơ kh i t ng quát c a c a m t h vi x lý. Trong sơ này ta th y rõ các kh i ch c năng chính c a m t h vi x lý bao g m: - Kh i x lý trung tâm (Central Processing Unit, CPU). - B nh bán d n (Memory, M). - Kh i ph i ghép v i các thi t b ngo i vi (Input/Output, I/O). - Các bus truy n thông tin. 1.2.1.1. Kh i x lý trung tâm, CPU óng vai trò ch o trong h th ng vi x lý, ây là m t m ch vi i n t có tích h p r t cao. Khi ho t ng nó c ghi mã l nh dư i d ng các bit 0 và 1 t b nh . Sau ó s gi i mã các l nh này thành dãy các xung i u khi n ng v i các thao tác trong l nh i u khi n các kh i khác th c hi n t ng bư c các thao tác ó. làm ư c i u này bên trong CPU có các thanh ghi dùng ch a a ch các l nh s p th c hi n g i là thanh ghi con tr l nh (Instruction Pointer, IP) ho c b m chương trình (Program Counter, PC), m t s thanh ghi a năng khác cùng b tính toán s h c và logic (ALU) thao tác v i d li u. Ngoài ra ây còn có h th ng m ch i n t r t ph c t p gi i mã l nh và t ó t o ra các xung i u khi n cho toàn h . 1.2.1.2. B nh bán d n (Memory) Hay còn g i là b nh trong là m t b ph n r t quan tr ng c a h vi x lý. T i ây (trong ROM) ch a chương trình i u khi n ho t ng c a toàn h khi b t i n lên thì CPU có th l y l nh t ây mà kh i ng h th ng. M t ph n c a chương trình i u khi n h th ng, các chương trình ng d ng, d li u - 10 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  11. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  cùng các k t qu c a chương trình ư c trong RAM. Các d li u và chương trình mu n lưu tr lâu dài s ư c b nh ngoài. Bus d÷ liÖu Bus ®iÒu khiÓn Bé nhí Bé xö lý Phèi ghÐp ThiÕt bÞ v o (Memory) trung t©m v o/ra (I/O) Thanh ghi Thanh ghi ROM-RAM CPU trong ngo i ThiÕt bÞ ra Bus ®Þa chØ Hình 1.2.1 Sơ s kh i t ng quát h vi x lý 1.2.1.3. Kh i ph i ghép vào/ra (I/O) T o ra kh năng giao ti p gi a h vi x lý v i th gi i bên ngoài. Các thi t b ngo i vi như bàn phím, chu t, màn hình, máy in, chuy n i s tương t (D/A), chuy n i tương t s (A/D) u ư c liên h v i vi x lí thông qua b ph n này. B ph n ph i ghép c th gi a bus h th ng v i th gi i bên ngoài thư ng ư c g i là c ng. Như v y ta s có c ng vào l y thông tin t ngoài vào và c ng ra ưa thông tin t trong h ra ngoài. Tuỳ theo yêu c u c th mà các m ch c ng này có th ư c xây d ng t các m ch logic ơn gi n ho c t các vi m ch chuyên d ng l p trình ư c. 1.2.1.4. H th ng Bus Trên sơ kh i h vi x lý ta th y 3 kh i ch c năng u liên h v i nhau thông qua t p các ư ng dây truy n tín hi u g i chung là bus h th ng. Bus h th ng bao g m 3 bus thành ph n. ng v i các tín hi u a ch , d li u và i u khi n ta có bus a ch , bus d li u, bus i u khi n. Bus a ch : Thư ng có t 16, 20, 24, 32 ư ng dây song song truy n t i thông tin c a các bit a ch . Khi c/ghi b nh CPU s ưa ra trên bus này a ch c a ô nh liên quan. Kh năng phân bi t a ch (s lư ng a ch cho ô nh mà CPU có kh năng phân bi t ư c) ph thu c vào s bit c a bus a ch . Ví d m t CPU có s ư ng dây a ch là N = 16 thì nó có kh năng a ch hoá ư c 2N = 216 = 65536 = 64KB ô nh khác nhau (1K = 210 = 1024). Khi c/ghi c ng vào/ra CPU cũng ưa ra trên bus a ch các bit a ch tương ng c a c ng. Trên sơ kh i ta d nh n ra tính m t chi u c a bus a ch qua chi u c a mũi tên. Ch có CPU m i có kh năng ưa ra a ch trên bus a ch . Bus d li u: Thư ng có t 8, 16, 20, 24, 32 n 64 ư ng dây tuỳ theo các b vi x lý c th . S lư ng ư ng dây này quy t nh s bit d mà CPU có kh năng x lý m t lúc. Chi u mũi tên trên bus ch ra r ng ây là bus 2 chi u. - 11 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  12. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  Bus i u khi n: Thư ng g m hàng ch c ư ng dây tín hi u khác nhau. M i tín hi u i u khi n có m t chi u nh t nh. Vì khi ho t ng CPU ưa tín hi u i u khi n t i các kh i khác trong h , ng th i nó cũng nh n tín hi u i u khi n t các kh i ó ph i h p ho t ng toàn h , nên các tín hi u này trên hình v ư c th hi n b ng mũi tên 2 chi u. Ho t ng c a h vi x lý trên cũng có th ư c nhìn nh n theo m t cách khác. Trong khi ho t ng và t i m t th i i m nh t nh, v m t ch c năng m i kh i trong h trên tương ương các thanh ghi trong (trong CPU) ho c các thanh ghi ngoài (n m trong b nh ROM, RAM và trong kh i ghép n i I/O). Ho t ng c a toàn h th c ch t là s ph i h p ho t ng c a các thanh ghi trong và ngoài nói trên th c hi n s bi n i d li u ho c s trao i d li u theo các yêu c u ã nh trư c. 1.2.2. C U TRÚC CHUNG C A CPU V i m i vi x lý u có m t sơ c u trúc bên trong và ư c cho trong các s tay c a nhà ch t o. Sơ c u trúc d ng kh i r t ti n l i và d trình bày nguyên lý ho t ng c a vi x lý. C u trúc c a t t c các vi x lý u có các kh i cơ b n gi ng nhau như ALU, các thanh ghi, kh i i u khi n là các m ch logic. n m rõ nguyên lý làm vi c c a vi x lý c n ph i kh o sát nguyên lý k t h p các kh i v i nhau x lý m t chương trình. Hình 1.2.2a trình bày sơ kh i c a vi x lý 8 bit Nhìn vào sơ kh i trên ta có th chia c u trúc chung c a m t CPU ra làm 3 ph n chính: Kh i ALU (Arithmetic Logic Unit), Kh i i u khi n (Control Logic), các thanh ghi (Register) và BUS d li u. 1.2.2.1. Kh i ALU ALU là kh i quan tr ng nh t c a vi x lý, kh i ALU ch a các m ch i n logic chuyên v x lý d li u. Kh i ALU có 2 ngõ vào có tên là “IN” chính là các ngõ vào d li u cho ALU x lý và 1 ngõ ra có tên là “OUT” chính là ngõ ra k t qu d li u sau khi ALU x lý xong. D li u trư c khi vào ALU ư c ch a thanh ghi t m th i (Temporarily Register) có tên là TEMP 1 và TEMP 2. Bus d li u bên trong vi x lý ư c k t n i v i 2 ngõ vào “IN” c a ALU thông qua 2 thanh ghi t m th i. S k t n i này cho phép ALU có th l y b t kỳ d li u nào trên bus d li u bên trong vi x lý. Ngõ ra OUT c a ALU cho phép ALU có th g i k t d li u sau khi x lý xong lên bus d li u bên trong vi x lý, do ó thi t b nào k t n i v i bus bên trong u có th nh n d li u này. Ví d khi ALU c ng 2 d li u thì m t trong 2 d li u ư c ch a trong thanh ghi Accumulator, sau khi phép c ng ư c th c hi n b i ALU thì k t qu s g i tr l i thanh ghi Accumulator và lưu tr thanh ghi này. - 12 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  13. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  ALU x lý m t d li u hay 2 d li u tùy thu c vào l nh hay yêu c u i u khi n, ví d khi c ng 2 d li u thì ALU s x lý 2 d li u và dùng 2 ngõ vào “IN” nh p d li u, khi tăng m t d li u nào ó lên 1 ơn v hay l y bù m t m t d li u, khi ó ALU ch x lý 1 d li u và ch c n m t ngõ vào “IN”. 16 bit address bus Memory Address Register Accumulator Status REG A Hi | Lo SP PC 8 bit internal data bus External input 8 Bit and DATA CONTROL output BUS LOGIC control Instruction TEMP 1 TEMP 2 lines Register IN IN ALU instruction Decoder OUT Hình 1.2.2a. Sơ kh i c a vi x lý 8 bit Kh i ALU có th th c hi n các phép toán x lý như sau: Add (c ng) Complement (l y bù) OR (Phép OR) Subtract (tr ) Shift right (d ch ph i) Increment (tăng) AND(phép AND) Shift left (d ch trái) Decrement (gi m) Exclusive OR (phép XOR – ho c có lo i tr ) Như v y: Ch c năng chính c a kh i ALU là làm thay i d li u hay chuyên v x lý d li u nhưng không lưu tr d li u. - 13 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  14. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  1.2.2.2. Các thanh ghi bên trong vi x lý Các thanh ghi bên trong có ch c năng lưu tr t m th i các d li u khi x lý. Trong s các thanh ghi có m t vài thanh ghi c bi t khi th c hi n các l nh c bi t, các thanh ghi còn l i g i là các thanh ghi thông d ng. Các thanh ghi thông d ng r t h u d ng cho ngư i l p trình dùng lưu tr d li u ph c v cho công vi c x lý d li u và i u khi n, khi vi t chương trình chúng ta luôn s d ng các thanh ghi này. S lư ng các thanh ghi thông d ng thay i tùy thu c vào t ng vi x lý. Các thanh ghi cơ b n luôn có trong m t vi x lý là thanh ghi tích lu A (Accumulator register), thanh ghi b m chương trình PC (Program Counter register), thanh ghi con tr ngăn x p SP (Stack pointer register), thanh ghi tr ng thái SF (Status register –Flag register), các thanh ghi thông d ng, thanh ghi l nh IR (Instruction register), thanh ghi a ch AR (address register). 1.2.2.3. Kh i i u khi n logic và kh i gi i mã l nh - Ch c năng c a kh i gi i mã l nh (Instruction decoder) là nh n l nh t thanh ghi l nh sau ó gi i mã g i tín hi u i u khi n n cho kh i i u khi n logic. - Ch c năng c a kh i i u khi n logic (control logic) là nh n l nh hay tín hi u i u khi n t b gi i mã l nh, sau ó s th c hi n úng các yêu c u c a l nh. Kh i i u khi n logic ư c xem là m t vi x lý nh n m trong m t vi x lý. Các tín hi u i u khi n c a kh i i u khi n logic là các tín hi u i u khi n b nh , i u khi n các thi t b ngo i vi, các ư ng tín hi u c-ghi, … và các tín hi u i u khi n vi x lý t các thi t b bên ngoài. Các ư ng tín hi u này s ư c trình bày c th trong sơ c a t ng vi x lý c th . Ngõ tín hi u vào quan tr ng nh t c a kh i i u khi n logic là tín hi u clock c n thi t cho kh i i u khi n logic ho t ng. N u không có tín hi u clock thì vi x lý không làm vi c. M ch t o xung clock là các m ch dao ng, tín hi u ư c ưa n ngõ vào clock c a vi x lý. Có nhi u vi x lý có tích h p m ch t o dao ng bên trong, khi ó ch c n thêm t th ch anh bên ngoài. 1.2.2.4. Bus d li u bên trong vi x lý (Internal data bus) Bus d li u dùng k t n i các thanh ghi bên trong và ALU v i nhau, t t c các d li u di chuy n trong vi x lý u thông qua bus d li u này, Các thanh ghi bên trong có th nh n d li u t bus hay có th t d li u lên bus nên bus d li u này là bus d li u 2 chi u. Bus d li u bên trong có th k t n i ra bus bên ngoài khi vi x lý c n truy xu t d li u t b nh bên ngoài hay các thi t b I/O. - 14 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  15. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  1.3. C U TRÚC D LI U TRONG H VI X LÝ M tv n quan tr ng trong h vi x lý là vi c lưu tr và x lý các d li u s . Thông thư ng chúng ta ã quen thu c v i các s trong h m cơ s 10, nhưng trong th c t còn có nhi u h m v i các cơ s khác nhau. Trong ph n này chúng ta s làm quen v i cách bi u di n s nh phân, s Hex, các khái ni m bit, byte, word, sau ó là các phép toán cơ b n v i mã h hai. 1.3.1. CÁC H M DÙNG TRONG H VI X LÝ 1.3.1.1. H cơ s mư i (Decimal – th p phân) Trong cu c s ng hàng ngày chúng ta dùng h cơ s mư i nói g n là h mư i (Decimal number system, vi t t t là h D) bi u di n các giá tr s . Chúng ta dùng t h p các ch s t 0 n 9 bi u di n các giá tr s . i kèm theo t p h p ó có th dùng thêm h u t D cu i ch ra r ng ó là s h mư i. 1.3.1.2. H cơ s hai (Binary – nh phân) Trong th gi i máy tính l i khác, bi u di n m t giá tr s chúng ta dùng h cơ s hai ho c nói g n là h hai (Binary number system, vi t t t là h B). Trong ó ch t n t i hai ch s là 0 và 1 bi u di n các giá tr s ( ng v i hai tr ng thái có i n và không có i n c a các m ch i n t c u t o nên máy). c i mc ah m cơ s hai là trong cùng m t s có hai ch s gi ng nhau thì ch s bên trái có giá tr g p 2 l n ch s bên ph i. Th m c s hai ta có các khái ni m sau: - Bit: M i ch s trong h hai là m t bit. Ch s u tiên bên trái trong dãy các s h hai g i là bit có nghĩa l n nh t hay bit có tr ng s l n nh t (Most Significant Bit – MSB), còn bit cu i cùng bên ph i trong dãy g i là bit có nghĩa bé nh t hay bit có tr ng s nh nh t (Least Significant Bit – LSB). - Byte: 1Byte = 8 Bit. - Word: 1 Word = 2 Byte = 16 Bit. - Double Word (t kép): 1 Double Work = 32 Bit. Ví d : 15D=1111B 1.3.1.3. H cơ s 16 (Hexa decimal – th p l c phân) N u ta dùng h hai bi u di n các s có giá tr l n ta s g p i u b t ti n là s h hai thu ư c quá dài. Ví d bi u di n s 255 ta c n n 8bit vi t như sau: 255 = 11111111B Trong th c t vi t k t qu bi u di n c a các s cho g n ngư i ta tìm cách nhóm 4 s h hai thành m t s h 16 và s d ng 16 ch s cơ b n: 0 ÷ 9, A, B, C, D, E, F bi u di n. - 15 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  16. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  c i m c a h cơ s 16 là m t ch s cơ s 16 có hai ch s gi ng nhau thì ch s bên trái có giá tr g p 16 l n ch s bên ph i. Ví d : (11001010)2 = 27 + 26 + 23 + 2 = 128 + 64 + 8 + 2 = 202 (11001010)2 = (CA)16 = 12.16 + 10 = 202 Như v y: H cơ s 16 th c t cũng là h hai nhưng ư c vi t g n hơn và i u quan tr ng nh t là giúp cho ngư i s d ng ít b nh m. 1.3.1.4. H mư i mã hoá b ng h hai (H BCD) Gi a h mư i và h hai t n t i m t h lai: H BCD cho các s h mư i mã hoá b ng h hai, r t thích h p cho thi t b o có thêm ph n hi n th s u ra dùng các lo i èn hi n s khác nhau. ây ta dùng 4 s h hai mã hoá m t s h mư i có giá tr n m trong kho ng t 0, 1, …, 9. Ví d : s 520 n u bi u di n theo ki u s BCD thì ư c (0101 0010 0000)BCD Chú ý: Khi hi n th phép c ng n u k t qu c a các ch s l n h n 9 thì ph i c ng thêm 6, còn khi th c hi n các phép tr (tr theo ki u c ng s bù 2) n u k t q a l n hơn 9 thì ph i tr i 6. Ví d : 19 + 7 = 26 00011001 00000111 00100000 Ta th y sau khi th c hi n c ng v i 2 s BCD thì k t qu là 32 > 9 nên ti p t c l y k t qu ó c ng thêm 6. 00100000 00000110 00100110 K t qu úng b ng 26. 1.3.2. BI U DI N CÁC S VÀ KÝ T THEO MÃ H HAI 1.3.2.1. Bi u di n s nguyên Bi u di n s nguyên không d u N u chúng ta ch dùng s nguyên dương thì cách bi u di n là ơn gi n. M t s 8 bit có th ư c s d ng bi u di n các s t 0 n 255. Th t v y: 00000000 =0 00000001 =1 00101001 = 41 10000000 = 128 11111111 = 255 - 16 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  17. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  Thông thư ng, n u m t chu i n bit c a các s nh phân an-1an-2 ... a1a0 s ư c tính như m t s nguyên A không d u, mà giá tr c a nó là: n −1 A = ∑ 2i ai i =0 Bi u di n d u – l n (hay l n có d u) Vi c s d ng các s nguyên không d u là không vì chúng ta c n bi u di n c s âm cũng như các s nguyên dương. Vì v y bi u di n các s có d u, bit MSB trong t ư c dùng làm bit d u. N u bit MSB là 0 thì s bi u di n là s dương và n u b ng 1 thì là s âm. Trong m t t n bit thì n – 1 bit cu i cùng gi giá tr s nguyên. Ví d : +20 = 00010100 -20 = 10010100 Công th c t ng quát có th ư c bi u di n như sau: n−2 i A = ∑ 2 ai N u an-1 = 0 i =0 n−2 i A = − ∑ 2 ai N u an-1 = 1 i =0 Bi u di n s bù hai Gi ng như cách bi u di n d u - l n, cách bi u di n s bù hai cũng s d ng bit cao nh t (MSB) như là m t bit d u, khi n cho vi c ki m tra m t s nguyên là dương hay âm ư c th c hi n d dàng. Nhưng nó khác v i cách bi u di n d u – l n các bit còn l i s có ý nghĩa khác i. Công th c t ng quát bi u di n m t s bù hai như sau: n−2 n −1 i A = −2 a n−1 + ∑ 2 ai i =0 Trong trư ng h p các s nguyên dương thì an-1 = 0 cho nên bi u th c n −1 −2 a n −1 = 0 . Do v y bi u th c trên ư c bi u di n s bù hai cho c s dương và s âm. B ng sau so sánh cách bi u di n s bù hai và bi u di n d u – ln i v i các s nguyên 4 bit. Bi u di n s th p phân Bi u di n d u – ln Bi u di n s bù hai +7 0111 0111 +6 0110 0110 +5 0101 0101 - 17 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  18. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  +4 0100 0100 +3 0011 0011 +2 0010 0010 +1 0001 0001 +0 0000 0000 -0 1000 - -1 1001 1111 -2 1010 1110 -3 1011 1101 -4 1100 1100 -5 1101 1011 -6 1110 1010 -7 1111 1001 -8 - 1000 Quan sát b ng trên ta th y: - N u ta dùng 4 bit bi u di n s thì thì ta thu ư c 16 t h p có giá tr t 0 n 15 t c là ch bi u di n ư c s dương. - V i cách bi u di n theo d u l n ta có th bi u di n ư c c s dương và âm n m trong kho ng -7…-0 +0…+7. - V i cách bi u di n theo mã bù hai ta cũng bi u di n ư c c s dương và âm n m trong kho ng -8…0…+7. Bi n i bit Có trư ng h p ngư i ta l y s nguyên n bit nhưng l i lưu nó vao trong m bit mà m>n. Trong trư ng h p bi u di n d u l n có th th c hi n m t cách d dàng b ng cách di chuy n bit d u n v trí m i bên trái nh t và i n thêm 0 vào ó. Ví d +18 = 00010010 (d u – l n, 8-bit) +18 = 00000000 00010010 (d u – l n, 16-bit) -18 = 10010010 (d u – l n, 8-bit) -18 = 10000000 00010010 (d u – l n, 16-bit) i u này không còn úng n a v i s nguyên âm bù hai, ví d : +18 = 00010010 (s bù hai, 8-bit) +18 = 00000000 00010010 (s bù hai, 16-bit) -18 = 11101110 (s bù hai, 8-bit) -32658 = 10000000 01101110 (s bù hai, 16-bit) - 18 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  19. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  Quy t c bi n i bit s bù hai là di chuy n bit d u n v trí m i phía bên trái nh t và i n thêm các bit có giá tr b ng bit d u (c vào v trí cũ c a bit d u). i v i các s dương thì i n thêm 0 v i các s âm thì i n thêm 1. Như v y cách bi u di n 18 theo mã bù hai như sau: +18 = 00010010 (s bù hai, 8-bit) +18 = 00000000 00010010 (s bù hai, 16-bit) -18 = 11101110 (s bù hai, 8-bit) -18 = 11111111 11101110 (s bù hai, 16-bit) 1.3.2.2. Bi u di n s th c S th c A trong h nh phân ư c bi u di n như sau: A = D1D2D3…Dn, d1d2d3…dn = D, d Trong ó: D = D1D2D3…Dn Là ph n nguyên d = d1d2d3…dn Là ph n th p phân Vi c bi u di n A dư i d ng nh phân ư c th c hi n làm 2 bư c. u tiên i ph n nguyên ra d ng nh phân theo ki u thông thư ng, sau ó i ti p ph n th p phân. Gi s ph n th p phân 0.d1d2d3…dn có d ng bi u di n nh phân là b1b2b3…bm Khi ó giá tr c a nó trong h cơ s 10 ư c tính như sau: d = d1d2d3…dn =(b1b2b3…bm)2 = (b12-1 + b22-2 + b32-3 +…+ bm2-m)10 1.3.2.3. Bi u di n ký t theo mã ASCII Trong ph n trên ta ã nói n cách bi u di n s trong h m. Bây gi ta xem xét vi c bi u di n thông tin nói chung trong máy tính. Trong th c t x lý c a máy tính ngoài các ký t ch cái còn có các ký t c bi t và các ký t s . Ký hi u ph bi n nh t ngày nay là dùng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) mã chu n c a M dùng trong trao i thông tin. Vi c dùng các ký t mã hoá thông tin theo b ng mã chu n s cho chúng ta kh năng trao i thông tin v i h u h t các h vi x lý khác, k c i v i các h vi x lý tiên ti n (Hình 1.3.2c). Trong b ng mã ASCII tiêu chu n ngư i ta dùng 7 bit mã hoá các ký t thông d ng, như v y b ng mã này s có 128 ký t ng v i các mã s t 0…127. Bên c nh mã ASCII tiêu chu n ngư i ta còn s d ng mã ASCII m r ng v i các ký t c bi t (khác các ký t tiêu chu n) v i mã t 128 n 255. Khi tra các b ng này ta c mã c a ký t theo th t c t – hàng. Ví d : mã ASCII c a m t s ký t thư ng dùng trong khi l p trình. (Bell, chuông): 07H - 19 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
  20. BM k thu t Vi i u Khi n H K thu t công Nghi pThái Nguyên  (Back space, xoá lùi): 08H (Line Feed, thêm dòng m i): 0AH Hexa 0 1 2 3 4 7 6 5 decimal 0 @ P ` p 0 0 32 48 80 112 16 64 96 ! 1 A Q a q 1 1 17 33 49 81 97 113 65 " 2 B R r b 2 2 18 34 82 98 114 50 66 # 3 C S c s 3 3 19 83 99 35 51 67 115 4 D T t d 4 $ 4 20 36 52 68 84 100 116 E U e u % 5 5 21 37 101 117 5 53 69 85 & F V v 6 f 6 6 22 38 70 86 102 118 54 ' 7 W g w G 7 7 23 39 71 87 103 119 55 ( 8 H X x h 8 8 24 40 72 88 104 120 56 ) 9 I Y y i 9 9 41 73 89 121 25 57 105 * : J Z z j A 10 26 42 74 90 106 122 58 + ; K [ { k B 11 27 43 91 107 123 59 75 , < L \ l C 12 28 44 92 108 124 60 76 - = M ] m } D 77 13 29 45 61 93 109 125 . > N ^ n ~ E 14 30 78 94 110 46 62 126 / ? O _ o F 31 47 63 79 111 127 15 95 Hình 1.3.2c .B ng mã ASCII tiêu chu n Khi xem xét b ng mã ta có th rút ra m y nh n xét sơ b sau: - 2c t u tiên c a b ng mã ư c dùng cho các ký t i u khi n. - C t 2 dành riêng cho các ký t ngăn cách. - Các ký t s n m c t 3. - Các ch cái hoa n m c t 4, 5. Các ch cái thư ng c t 6, 7. Kho ng cách gi a ch thư ng và ch hoa cùng tên là 20H. Quan h gi a mã ASCII v i s BCD Trong khi làm toán v i các s BCD ta thư ng k t h p hai s BCD thành m t Byte, d ng s BCD vi t theo ki u này ư c g i là d ng BCD chu n hay còn g i là d ng BCD gói. Khi lưu tr , khi hi n th ho c khi truy n gi a các thi t b các giá tr s 0…9 th c ch t ta làm vi c v i mã ASCII c a các s ó t c là các s 30H…39H. Như v y ta th y trong 1 byte mã ASCII bi u di n các s - 20 - Giáo Trình H vi i u khi n Biên So n: Dương Qu c Hưng
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2430 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2