Thiết kế mạch quang báo dùng KIT VXL, chương 1

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

198
lượt xem 93
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự phát triển của Vi xử lí có thể chia ra thành 5 thế hệ sau: Thế hệ thứ nhất (1971 - 1973): Năm 1971, trong khi phát triển các vi mạch cho máy tính cầm tay, INTEL đã cho ra đời máy tính đầu tiên là 4004 (4 bit số liệu) và 8008 (8 bit). đặc điểm chung của Vi xử lí thế hệ này này là: Độ dài từ thường là 4 bit (có thể dài thêm). Công nghệ chế tạo PMÓ (tốc độ thấp, giá rẻ, khả năng đưa ra dòng tải nhỏ) Tốc độ thực hiện...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mạch quang báo dùng KIT VXL, chương 1

CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU CHUNG I .LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA VI XÖÛ LÍ 1. Toùm taét lòch söû phaùt trieån cuûa vi xöû lí: Söï phaùt trieån cuûa Vi xöû lí coù theå chia ra thaønh 5 theá heä sau: Theá heä thöù nhaát (1971 - 1973): Naêm 1971, trong khi phaùt trieån caùc vi maïch cho maùy tính caàm tay, INTEL ñaõ cho ra ñôøi maùy tính ñaàu tieân laø 4004 (4 bit soá lieäu) vaø 8008 (8 bit). ñaëc ñieåm chung cuûa Vi xöû lí theá heä naøy naøy laø: Ñoä daøi töø thöôøng laø 4 bit (coù theå daøi theâm). Coâng ngheä cheá taïo PMOS (toác ñoä thaáp, giaù reû, khaû naêng ñöa ra doøng taûi nhoû) Toác ñoä thöïc hieän leänh laø 1 –10 s/leänh vôùi taàn soá xung ñoàng hoà laø 0,1 – 0,8 MHz. Taäp leänh ñôn giaûn, caàn coù nhieàu vi maïch phuï trôï. Theá heä thöù 2 (1974 - 1977): Ñaïi dieän cho theá heä naøy laø caùc Vi xöû lí 8080, 8085 cuûa INTEL vaø 6800, 6809 cuûa MOTOROLA vaø Z80 cuûa ZILOG. ÔÛ theá heä naøy, caùc Vi xöû lí coù taäp leänh phong phuù hôn, coù khaû naêng phaân bieät ñòa chæ boä nhôù vôùi dung löôïng 64 Kbyte. Moät soá Vi xöû lí coù khaû naêng phaân bieät ñöôc 265 ñòa chæ cho caùc thieát bò ngoaïi vi. Taát caû caùc Vi xöû lí theá heä naøy laø ñöôïc saûn xuaát baèng coâng ngheä NMOS hoaëc CMOS, toác ñoä thöïc hieän leänh laø 1 – 8 s/leänh vôùi taàn soá xung ñoàng hoà laø 1 – 5 MHz. Theá heä thöù 3 (1978 - 1982): Ñaïi dieän cho theá heä naøy laø caùc boä Vi xöû lí 8086/80186/80286 cuûa INTEL vaø 68000 /68010 cuûa MOTOROLA . Ñieåm öu vieät cuûa caùc Vi xöû lí theá heä naøy so vôùi
caùc theá tröôùc ñoù laø chuùng coù taäp leänh ña daïng vôùi caùc leänh nhaân, chia vaø leänh thao taùc vôùi chuoãi kí töï. Khaû naêng phaân bieät ñòa chæ cho boä nhôù hoaëc caùc thieát bò ngoaïi vi töø 1 Mbyte ñeán 16 Mbyte. Caùc Vi xöû lí theá heä naøy ñöôïc saûn xuaát baèng coâng ngheä HMOS vaø cho pheùp ñaït ñöôïc toác ñoä töø 0,1 s/leänh - 1s/leänh vôùi taàn soá ñoàng hoà laø 5 – 10 MHz. Theá heä thöù 4 (1983 - 1989): Caùc boä Vi xöû lí ñaïi dieän cho theá heä naøy laø caùc vi xöû lí 32 bit 80386/80486 vaø 64 Bit Pentium cuûa INTEL, caùc vi xöû lí 32 Bit 68020/68030/68040/68060 cuûa MOTOROLA. Ñaëc ñieåm cuûa caùc Vi xöû lí theá heä naøy laø Bus ñòa chæ ñeàu laø 32 Bit vaø coù khaû naêng laøm vieäc vôùi boä nhôù aûo. Caùc boä vi xöû lí naøy ñeàu coù boä quaûn lí boä nhôù (MMU) vaø nhieàu khi coù caû caùc boä ñoàng xöû lí toaùn hoïc ôû beân trong. Caùc Vi xöû lí theá heän naøy ñeàu ñöôïc saûn xuaát baèng coâng ngheä HCMO. Theá heä thöù 5 (1990 - ?):
3. Caáu taïo cô baûn cuûa vi xöû lí: Veà cô baûn vi xöû lí coù theå chia laøm 3 khoái chính:  Ñôn vò soá hoïc – logic (arithmatic – logic unit): Cô sôû cuûa ñôn vò soá hoïc - logic laø moät maïch coäng n bit, maïch coäng naøy coøn ñöôïc môû roäng theâm ñeå thöïc hieän caùc pheùp xöû lí khaùc nhau nhö tính soá buø baäc hai, pheùp tröø, caùc haøm logic.  Caùc thanh ghi (Registers): Thanh ghi gioáng nhö oâ nhôùù beân trong vi xöû lí, ñieåm khaùc bieät ôû choã laø thanh ghi ñöôïc phaân bieät baèng teân thay vì baèng ñòa chæ nhö oâ nhôùù. Thanh ghi duøng ñeå chöùa döõ lieäu, caùc keát quaû trung gian cuûa pheùp tính, soá löôïng thanh ghi aûnh höôûng raát lôùn ñeán toác ñoä xöû lí vì soá laàn truy xuaát boä nhôù seõ ít ñi. Vì vaäy, caùc vi xöû lí hieän ñaïi thöôøng coù nhieàu thanh ghi.  Ñôn vò ñieàu khieån (Control unit): Laø phaàn quan troïng nhaát trong vi xöû lí, moïi hoaït ñoäng cuûa maùy tính ñöôïc phoái hôïp moät caùch chaët cheõ bôûi caùc tín hieäu ñöôïc taïo ra töø ñôn vò ñieàu khieån. Maùy tính thi haønh tuaàn töï töøng chæ thò cuûa chöông trình cho ñeán khi coù leänh döøng hoaëc thao taùc voøng laëp. Chöông trình ñieàu khieån ñöôïc chöùa trong boä nhôù döôùi daïng toå hôïp caùc bit goïi laø maõ ñoái töôïng. Nhöng ñeå deã vieát chöông trình moät chæ thò thöôøng ñöôïc vieát döôùi daïng gôïi nhôù. ÔÛ daïng gôïi nhôù moät chæ thò ñöôïc chia laøm hai phaàn: Maõ coâng taùc (operation code): Cho bieát thao taùc maø vi xöû lí phaûi thöïc hieän. Toaùn haïng (operand): Ñöôïc vieát theo sau maõ coâng taùc, cho bieát vò trí döõ lieäu caàn phaûi xöû lí. ÔÛ daïng maõ ñoái töôïng, moät chæ thò ñöôïc taïo neân töø moät hoaëc nhieàu byte. Byte ñaàu tieân chính laø maõ coâng taùc. Quaù trình thi haønh moät chæ thò ñöôïc chia laøm hai giai ñoaïn:
Giai ñoaïn 1: Nhaäp maõ coâng taùc vaøo thanh ghi chæ thò baèng moät chu kì ñoïc döõ lieäu cuûa oâ nhôù coù noäi dung cuûa boä ñeám chöông trình. Giai ñoaïn 2: Thi haønh chæ thò bao goàm caû vieäc ñoïc caùc byte keá tieáp trong boä nhôù (ñoái vôùi caùc chæ thò nhieàu byte). Sau ñoù, caùc toaùn haïng ñöôïc xöû lí theo qui ñònh cuûa maõ coâng taùc. Trong thöïc teá hai giai ñoïan thi haønh chæ thò neâu treân laïi ñöôïc chia laøm nhieàu böôùc nhoû goïi laø vi chæ thò . Ñôn vò ñieàu khieån phaùt ra tín hieäu ñeå ñieàu khieån caùc vi chæ thò theo moät chöông trình goïi laø chöông trình vi moâ. 4 . Ñaëc ñieåm cuûa vi xöû lí: Ñoä daøi töø döõ lieäu (Data word): Ñaây laø ñaëc ñieåm quan troïng cuûa vi xöû lí, noùi leân khaû naêng trao ñoåi döõ lieäu giöõa vi xöû lí vôùi caùc thieát bò khaùc. Hieän nay, coù nhieàu vi xöû lí vôùi ñoä daøi töø döõ lieäu töø: 8bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Baûng döôùi ñaây lieät keâ moät soá vi xöû lí 8 bit thoâng duïng: TEÂN HAÕNG SAÛN XUAÁT 8080, 8085 INTEL MC6800, MOTOROLA MC6802 Z80 ZILOG F8 FAIRCHILD TMS9985 TEXAS INSTRUCTMENT Öu ñieåm cuûa vi xöû lí nhieàu bit laø: Cuøng thôøi gian truy xuaát boä nhôù thì löôïng thoâng tin thì löôïng thoâng tin truyeàn ñi nhieàu hôn. Ñoä chính xaùc cuõng taêng maø khoâng laøm taêng thôøi gian tính toaùn. Ñoä daøi töø döõ lieäu taêng cuõng laøm taêng soá löôïng daây daãn
trong bus döõ lieäu. Do ñoù soá chaân vi xöû lí cuõng phaûi nhieàu. Ñieàn naøy ñöôïc giaûi quyeát baèng caùch duøng phöông phaùp ña loä thôøi gian (Timer multiplexer), phöông phaùp naøy laøm giaûm vaän toác truyeàn döõ lieäu. Döôùi ñaây laø moät soá vi xöû lí 16 bit thoâng duïng: TEÂN HAÕNG SAÛN XUAÁT 8086 INTEL MC68000 MOTOROLA Z8000 ZILOG LSI11 DIGITAL EQUIPMENT Ñoä daøi töø ñòa chæ: Ñoä daøi töø ñòa chæ cho bieát soá löôïng oâ nhôù maø vi xöû lí coù theå lieân heä tröïc tieáp, ñoä daøi cuûa caùc thanh ghi caàn thieát cho vieäc ñònh ñòa chæ (thanh ghi ñòa chæ, boä ñeám chöông trình) cuõng phaûi coù kích thöôùc töông öùng. Thoâng thöôøng ñoä daøi töø ñòa chæ ít nhaát laø 16 bit töông ñöông 64K ñòa chæ. Taäp leänh vaø caùc caùch ñaët ñòa chæ : Taäp leänh (Instruction Set) laø taäp hôïp taát caû caùc leänh ñieàu khieån vi xöû lí. Do caáu taïo phaân cöùng khaùc nhau neân moãi vi xöû lí coù moät taäp leänh khaùc nhau. Soá löôïng caùc leänh cô sôû (khoâng keå khaû naêng ñònh ñòa chæ khaùc nhau) ñoái vôùi vi xöû lí 8 bit khoaûng töø 50 ñeán 80, vi xöû lí 16 bit coøn coù theâm caùc leänh phöùc taïp cho ñôn vò soá hoïc – logic vaø khoái xuaát - nhaäp neân coù vaøo khoaûng 90 leänh. Caáu taïo moät leänh goàm hai phaàn: Maõ coâng taùc cho bieát thao taùc maø maùy phaûùi thöïc hieän, vaø toaùn haïng cho bieát vò trí cuûa leänh caàn xöû lí. Coù raát nhieàu caùch ñeå chæ vò trí cuûa soá lieäu nhö trình baøy sau ñaây: Ñònh ñòa chæ tröïc tieáp baèng thanh ghi: Trong phöông phaùp naøy, toaùn haïng laø kí hieäu cuûa caùc thanh ghi vaø döõ lieäu caàn xöû lí laø noäi dung chöùa trong thanh ghi ñoù. Ñònh ñòa chæ giaùn tieáp baèng thanh ghi: Trong tröôøng hôïp naøy toaùn haïng khoâng phaûi laø ñòa chæ cuûa soá lieäu maø chæ laø daáu
hieäu cho bieát vò trì nôi chöùa ñòa chæ cuûa soá lieäu. Ñònh ñòa chæ tröïc tieáp: Toaùn haïng laø ñòa chæ cuûa döõ lieäu caàn ñöôïc xöû lí. Ñònh ñiaï chæ töùc thôøi : Toaùn haïng chính laø döõ lieäu caàn ñöôïc xöû lí. Ñònh ñòa chæ ngaàm ñònh: trong phöông phaùp naøy vò trí hoaëc giaù trò cuûa soá lieäu caàn ñöôïc xöû lí ñöôïc hieåu ngaàm nhôø maõ coâng taùc . Ngoaøi caùc ñaëc ñieåm treân, vi xöû lí caàn coù caùc ñaëc ñieåm khaùc caàn löu yù: Coâng ngheä cheá taïo linh kieän. Soá löôïng nguoàn cung caáp. Taàn soá xung ñoàng hoà. Khaû naêng truy xuaát boä nhôù: Dung löôïng boä nhôù maø vi xöû lí coù theå truy xuaát laø moät phaàn trong caáu truùc cuûa vi xöû lí. Caùc vi xöû lí ñaàu tieân bò giôùi haïn veà khaû naêng truy xuaát boä nhôù. Vi xöû lí 4004 coù 14 ñöôøng ñòa chæ neân coù theå truy xuaát ñöôïc 214 = 16384 oâ nhôù. Vi xöû lí 8 bit coù 16 ñöôøng ñòa chæ neân coù theå truy xuaát ñöôïc 216 = 65536 oâ nhôù. Vi xöû lí 32 bit nhö 80386 hay 68020 coù theå truy xuaát 4G oâ nhôù. Vi xöû lí coù khaû naêng truy xuaát boä nhôù caøng lôùn neân coù theå truy xuaát caùc chöông trình lôùn. Tuøy theo öùng duïng cuï theå maø choïn vi xöû lí thích hôïp. Toác ñoä laøm vieäc cuûa vi xöû lí: Taàn soá xung clock cung caáp cho vi xöû lí laøm vieäc quyeát ñònh ñeán toác ñoä laøm vieäc cuûa vi xöû lí. Vi xöû lí coù toác ñoä laøm vieäc caøng lôùn thì khaû naêng xöû lí leänh caøng nhanh. Taàn soá xung clock laøm vieäc cuûa caùc vi xöû lí ñöôïc cho bôûi caùc nhaø cheá taïo. Teân Taàn soá xung clock Chieàu daøi töø döõ lieäu 8051 12 MHz 8 bit
Z80A 4 MHz 8 bit Z80B 6 MHz 8 bit 80286 16 MHz 16 bit 80486DX2-66 66 MHz 32 bit PENTIUM 66MHz 32 bit