Ệ Ử Ề Ô
ĐH CNKT ĐI
Ệ
N T
Ử
TRUY
Ề
N TH
Ô
NG K5
Giản
g
viên: Kiều Xuân Th
ự
c
Khoa Điện tử
Đại học công nghiệp Hà Nội
THÔNG TIN CHUNG MÔN HỌC
Giảng viên:
Họ tên: KIỀU XUÂN THỰC
Email: thuckx@yahoo.com; VP: Tầng 12-A1
Mục tiêu môn học:
Biểudiễn thông tin trong máy tính
Biểu
diễn
thông
tin
trong
máy
tính
Cấu trúc & hoạt động của máy tính dựa trên vi xử lý
Bộ vi xử l
ý
8086: cấu trúc và n
g
u
y
ên l
ý
hoạt độn
g
ýgy ý g
Lập trình hợp ngữ (assembly) cho vi xử lý họ 80x86
Bộ nhớ & ghép nối bộ nhớ với vi xử lý
Và / dữliệ
Và
o
/
ra
dữ
liệ
u
Ngắt và xử lý ngắt của 8086
¾
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering
¾
lường/điều khiển sử dụng 8086
2
THÔNG TIN MÔN HỌC
Giáo trình và tài liệu tham khảo:
1. N
g
ô Diên Tập
(
Chủ biên
)
, “Giáo trình Vi xử l
ý
và cấu trúc
g ( )
ý
MT”, NXB Giáo dục, 2007.
2
Barry B Brey
“
The Intel microprocessor 8086/8088 80186
2
.
Barry
B
.
Brey
,
The
Intel
microprocessor
8086/8088
,
80186
/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro –
Architecture, Programming and Interfacing”, Practice Hall,
4
th
edition 1997
4
th
edition
,
1997
.
3. M.M. Mano, C. R. Kime, “Lo
g
ic and com
p
uter desi
g
n
gpg
fundamentals”, Practice Hall, 2004.
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 3
Phần mềm cần thiết:
8086 emulator
8086
emulator
Proteus
Đánh giá:
Đánh giá quá trình (kiểm tra, thí nghiệm, chuyên cần, thi
giữa kỳ): hệ số 1
Thi kết thúc HP (project + vấnđáp): hệsố2
Thi
kết
thúc
HP
(project
+
vấn
đáp):
hệ
số
2
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 4
YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN
1
Đọc kỹ bài trong giáo trình trước khi đến
1
.
Đọc kỹ bài trong giáo trình trước khi đến
lớp
2. Làm các bài tập cuối mỗi chương và đọc
tài liệu tham khảo theo yêu cầu
tài liệu tham khảo theo yêu cầu
3.
Hiểu bài tại lớp
3.
Hiểu bài tại lớp
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 5
CHƯƠNG 1
TỔNG
Q
UAN VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Q
Nội dung:
1. Lịch sử phát triển của máy tính
2. Thông tin & biểu diễn thông tin trong MT
ếúểì
3. Ki
ế
n tr
ú
c MT đi
ể
n h
ì
nh
4. Các thiết bị ngoại vi thông dụng
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering
1. Lịch sử phát triển của MT
Thếhệmáy tính cơkhí:
Khoảng
500
năm
trước
Công
nguyên
người
Babylon
đã
Khoảng
500
năm
trước
Công
nguyên
,
người
Babylon
đã
chếtạođượcmáytínhđầutiêncótênlà Abacus
Nă
1643 Bl i P l
hế
t
MT
t
bởi
á
bá h
Nă
m
1643
,
Bl
a
i
se
P
asca
l
c
hế
t
ạo
MT
t
ạo
bởi
c
á
c
bá
n
h
răng, trong đósốrăng củabánhnọgấp 10 lầnsốrăng
của bánh kia, nguyên lý này sau đượcsửdụng để chế
tạo
các
đồng
hồ
đo
quãng
đường
của
motor
đồng
hồ
đo
tạo
các
đồng
hồ
đo
quãng
đường
của
motor
,
đồng
hồ
đo
điện/nước…
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 8
Thế hệ máy tính cơ điện - điện tử:
Năm 1889 Herman Holerith phát minh ra card đụclỗdùng để lưutrữ
Năm
1889
,
Herman
Holerith
phát
minh
ra
card
đục
lỗ
dùng
để
lưu
trữ
dữ liệu, sau đó ông chế tạo MT cơ khí được điều khiển bởi một motor
điện, nó có thể thực hiện được các phép đếm, sắp xếp và so sánh
thông tin lưu trong card đục lỗ.
Năm 1942, Konrad Zure chế tạo ra máy tính điện tử Z3 dùng cho không
quân Đức.
Năm 1943, Alan Turing phát minh ra hệ thống MT điện tử có tên là
Cll đthiếtkếtừáđèđiệtửhâ khô đâlà ộtá
C
o
ll
ossus
đ
ược
thiết
kế
từ
c
á
c
đè
n
điệ
n
tử
c
hâ
n
khô
ng,
đâ
y
là
m
ột
m
á
y
tính chuyên dụng thực hiện theo một chương trình cố định để giải mã
các bí mật quân sự của Đức quốc xã.
Máy tính điệntử đadụng đầutiên
–
hệMT lậptrìnhđược
−
được phát
Máy
tính
điện
tử
đa
dụng
đầu
tiên
hệ
MT
lập
trình
được
được
phát
triển bởi Đại học Pennsylvania có tên là ENIAC (Electronics Numerical
Integrator And Calculator). Đây là một MT lớn chứa hơn 17000 đèn
điện tử, nặng 30 tấn và có thể thực hiện được 100.000 thao tác /s.
ENIAC đlậtì hbằáh ốil i h điệbởiá ô hâ
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering
ENIAC
đ
ược
lậ
p
t
r
ì
n
h
bằ
ng c
á
c
h
n
ối
l
ạ
i
mạc
h
điệ
n
bởi
c
á
c c
ô
ng n
hâ
n.
9
Thếhệmáy tính dùng vi xửlý:
Năm 1948, transistor được phát minh, đếnnăm 1958, Jack
Kilb
hát
ih
h
tổ
hợ
ơ
ở
để
hát
tiể
á
IC
Kilb
yp
hát
m
i
n
h
ra
mạc
h
tổ
hợ
p–c
ơ
s
ở
để
p
hát
t
r
iể
nc
á
c
IC
số.
Năm 1971, Marcian T.Hoff mộtkỹsưcủaIntel đãthiếtkếra
bộ
VXL 4004
–
mở
đầu
cho
thời
kỳ
sử
dụng
VXL
trong
máy
bộ
VXL 4004
mở
đầu
cho
thời
kỳ
sử
dụng
VXL
trong
máy
tính. 4004 là bộVXL 4 bit, bên trong nó gồm 2300 transistor,
có thểquảnlýđượcbộnhớcó 4096 (4K) ô nhớ4 bit, tậplệnh
của 4004 gồm 45 lệnh khác nhau, nó đượcchếtạotheocông
hệ
MOS
FET
kê h
P
ó
tố
độ
ử
lý
là 50KIPS (Kil
n
ghệ
MOS
-
FET
kê
n
h
P
c
ó
tố
c
độ
x
ử
lý
là 50KIPS (Kil
o
Instruction Per Second – nghìn lệnh/giây). 4004 được dùng để
thiếtkếcác hệthống video game, MT bỏtúi, hệthống điều
khi
ể
nnh
ỏ
dù
n
g
VXL.
ể
ỏ
dù g
Trên cơsở4004, hãng Intel sảnxuấtbộVXL 4040, đây cũng
là bộVXL 4 bit nhưng có tốcđộ cao hơn 4004.
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 10
Sau năm 1971, Intel sản xuất bộ VXL 8 bit tên là 8008: quản lý được
16KB bộ nhớ, tập lệnh gồm 48 lệnh.
ầ
Năm 1973, hãng Intel giới thiệu bộ VXL 8 bit hiện đại đ
ầ
u tiên có tên là
8080, tốc độ xử lý là 500KIPS, quản lý được 64KB bộ nhớ. Năm 1977,
Intel phát triển bộ vi xử lý 8085 (tương thích với Z80 của hãng Zilog) là
bộVXL 8 bit đadụng nhanh hơn 8080.
bộ
VXL
8
bit
đa
dụng
nhanh
hơn
8080.
Năm 1978, Intel giới thiệu bộ VXL16 bit tên là 8086 có tốc độ xử lý là
2,5MIPS (Millions Instruction Per Second – triệu lệnh/giây) và có thể
quản lý được 1MB bộ nhớ. Bộ vi xử lý 80286 cũng là bộ VXL16 bit
ể
nhưng nó có th
ể
quản lý được tới 16MB bộ nhớ.
Năm 1986, Intel giới thiệu VXL 32 bit có tên là 80386 có thể quản lý
được 4GB bộ nhớ. Năm 1989, Intel giới thiệu bộ VXL 80486 có thể
thựchiệnđược 50MIPS Năm 1993 Intel giớithiệu 80586 (còn gọilà
thực
hiện
được
50MIPS
.
Năm
1993
,
Intel
giới
thiệu
80586
(còn
gọi
là
Pentium) có thể thực hiện được 110MIPS và có thể thực hiện được
đồng thời một lúc hai lệnh (hai lệnh độc lập nhau) vì bên trong có tới hai
bộ xử lý số nguyên (công nghệ superscalar).
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 11
Năm 2003, Intel đã xuất xưởng VXL Pentium IV có tốc độ 3,06MHz với
kiến trúc đa luồng (HT −hyper threading −đa luồng – 01 VXL vật lý
tơng đơng nh 02 VXL logic) để nâng cao hiệsấtsửdng các
t
ư
ơng
đ
ư
ơng
nh
ư
02
VXL
logic)
để
nâng
cao
hiệ
u
s
u
ất
sử
d
ụ
ng
các
khối chức năng bên trong VXL.
Việc tăng tần số làm việc của các VXL để tăng tốc độ làm việc của máy
tính cũng đãđếnmứctớihạn nên các hãng sảnxuấtđã chuyểntừ
tính
cũng
đã
đến
mức
tới
hạn
nên
các
hãng
sản
xuất
đã
chuyển
từ
hướng tăng tần số làm việc sang thiết kế các bộ VXL nhiều lõi/ nhân,
mỗi bộ VXL lúc này thực chất là nhiều bộ VXL (multi core – nhiều lõi)
đóng vỏ chung trong một vi mạch.
ầ ấ ắ
Đầ
u năm 2006, Intel đã xu
ấ
t xưởng bộ VXL 64 bit hai nhân, gọi t
ắ
t là
duo (viết tắt của dual core – hai lõi)
Các bộ vi xử lý bốn nhân (quad core) được SX: core i5, i7
…
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 12
2. Thông tin & biểu di
ễ
n thông tin trong M
T
CÁC HỆ ĐẾM:
Hệ
thập
phân
:
dùng
các
số
trong
phạm
vi
từ
0
Hệ
thập
phân
:
dùng
các
số
trong
phạm
vi
từ
0
đến9 để biểudiễncácgiátrị.
Vd: 5934 = 5.103+ 9.102+ 3.101+ 4.100
Hệnhịphân: chỉsửdụng 2 sốlà 0 và 1 để biểu
diễncácgiátrịsố.
Vd
: 101011
=
12
5
+02
4
+12
3
+02
2
+12
1
+12
0 =
43
trong
Vd
:
101011
1
.
2
+
0
.
2
+
1
.
2
+
0
.
2
+
1
.
2
+
1
.
2
43
trong
hệthập phân.
Hệthậplục phân: hệđếmcơsố16 sửdụng các
số
từ
0
đến
9
và
các
chữ
cái
từ
A
đến
F
để
biểu
số
từ
0
đến
9
và
các
chữ
cái
từ
A
đến
F
để
biểu
diễncácsố.
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 13
Bảng 1.2. Tương quan giữa hệ thập phân và hệ thập lục phân
Hệ thập phân Hệ thập lục phân Hệ thập phân Hệ thập lục phân
0099
1110 A
2211 B
3
3
12
C
3
3
12
C
4413 D
5514 E
6615 F
7716 10
8817 11
Vd: FA9h = 15.162+ 10.161+ 9.160 = 409 trong hệ thập phân.
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 14
CHUYỂN ĐỔI HỆ ĐẾM
Hệ 2 sang hệ 10
(b
n
b
n
1
.b
1
b
0
)B
=
b
n
×
2
n
+ b
n
1
×
2
n-1
+ + b
1
×
2
1
+ b
0
×
2
0
(b
n
b
n
-
1
…
.b
1
b
0
)B b
n
×
2
+ b
n
-
1
×
2
+
…
+ b
1
×
2
+ b
0
×
2
Hệ 10 sang hệ 2
Số nguyên: Lấy số cần chuyển chia cho 2 và ghi nhớ phần
dư, tiếp theo lấy thương của phép chia trước đó chia cho 2 và
ghi nhớ phần dư... cứ tiếp tục cho đến khi thương bằng 0. Kết
quả của phép chuyển đổi chính là dãy các số dư lấy theo thứ tự
đả
đả
o ngược.
Số thực:
•Phần n
g
u
y
ên: như chu
yể
n số n
g
u
y
ên
gy ygy
•Phần thập phân: nhân 2, ghi nhớ phần nguyên, tiếp theo lấy
phần thập phân nhân 2 và ghi nhớ phần nguyên… Kết quả
của
p
hé
p
chu
yể
n đ
ổ
i chính là dã
y
các số
p
hần n
g
u
y
ên của
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering
pp y y p gy
các phép nhân.
15
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 16
Hệ 16 sang hệ 10: như 2 sang 10
Hệ 10 hệ 16 hư 10 2
Hệ 10
san
g hệ 16
:
n
hư 10
san
g 2
Hệ 2 hệ 16 hó 4 bi ừ ái
Hệ 2
san
g hệ 16
:
n
hó
m
4 bi
t
t
ừ
tr
ái
qua
phải, đổi từng nhóm một sang hệ 16.
Hệ 16 hệ 2 táh ỗi ố từ tái
Hệ 16
san
g hệ 2
:
tá
c
h
m
ỗi
s
ố từ t
r
ái
qua
phải để đổi thành từng nhóm 4 bit
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 17
Các phép toán số học với số hệ nhị phân
Phép cộng
0 + 0 0 0 + 1 1
0 + 0
=
0 0 + 1
=
1
1 + 0 = 1 1 + 1 = 0 nhớ 1
Phé ừ
Phé
p
tr
ừ
Phép nhân
0
×
0 = 0 0 ×1 = 0
1 ×0 = 0 1 ×1 = 1
Phép chia
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 18
CÁC MÃ THÔNG DỤNG
Mã BCD: để mã hoá các chữsốtừ0 đến9 trongvi xử
l
ý
,
PLC
,
…
ý
,,
Mã ASCII: American Standard Code for Internationnal
Interchange
Bảng
mã
ASCII
tiêu
chuẩn
sử
dụng
7 bit
để
mã
hoá
các
ký
tự
Bảng
mã
ASCII
tiêu
chuẩn
sử
dụng
7 bit
để
mã
hoá
các
ký
tự
thông dụng, nhưvậybảng này sẽcó 128 ký tựứng vớimãtừ0
đến 127.
Bản
g
mã ASCII
mởr
ộ
n
g
bổsun
g
thêm 128
k
ý
t
ự
đ
ặ
cbi
ệ
tvớimã
g
ộg
g
ý
ự
ặ
ệ
từ128 đến 255.
VD: mã ASCII của ‘A’ là 65 (01000001), của ‘a’ là 97 (01100001).
Mã Unicode:
Hi
ệp
h
ộ
i Unicode xuất bản
p
hiên bản đầu
ệpộ
p
tiên củachuẩn Unicode năm1991, và vẫn liên tục hoàn
thiện chuẩn (hiện nay đã đến phiên bản 4.0)
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 19
3. Kiến trúc MT điển hình
HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY
Faculty of Electronic Engineering 20