intTypePromotion=1

Vi xử lý - Chương 1

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

0
104
lượt xem
39
download

Vi xử lý - Chương 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo giáo trình Vi xử lý, trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM gồm 6 chương - Chương 1 Giới thiệu chung về bộ vi xử lý

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Vi xử lý - Chương 1

  1. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. CHƯƠNG 1 GI I THI U CHUNG V B VI X LÝ I. S PHÁT TRI N C A CÁC B VI X LÝ: 1. Th h 1 (1971 - 1973): ð c ñi m chung c a các vi x lý th h này: Bus d li u: 4 bit. • Bus ñ a ch : 12 bit. • Công ngh ch t o: PMOS. • T c ñ th c hi n l nh: 10 – 60 s/l nh v i fCLOCK = 0,1 – 0,8 MHz. • M t s b vi x lý ñ c trưng cho th h này: 4040 (Intel), PPS-4 (Rockwell International), … 2. Th h 2 (1974 - 1977): ð c ñi m chung c a các vi x lý th h này: Bus d li u: 8 bit. • Bus ñ a ch : 16 bit. • Công ngh ch t o: NMOS ho c CMOS. • T c ñ th c hi n l nh: 1 – 8 s/l nh v i fCLOCK = 1 – 5 MHz. • M t s b vi x lý ñ c trưng cho th h này: 6502 (Mos Technology), 6800/6809 (Motorola), 8080/8085 (Intel), Z80 (Zilog), … 3. Th h 3 (1978 - 1982): ð c ñi m chung c a các vi x lý th h này: Bus d li u: 16 bit. • Bus ñ a ch : 20 - 24 bit. • Công ngh ch t o: HMOS. • T c ñ th c hi n l nh: 0,1 – 1 s/l nh v i fCLOCK = 5 – 10 MHz. • M t s b vi x lý ñ c trưng cho th h này: 68000 / 68010 (Motorola), 8086 / 80186 / 80286 (Intel), … 4. Th h 4 (1983 - nay): ð c ñi m chung c a các vi x lý th h này: Bus d li u: 32 - 64 bit. • Bus ñ a ch : 32 bit. • Công ngh ch t o: HCMOS. • T c ñ th c hi n l nh: 0,01 – 0,1 s v i fCLOCK = 20 – 100 MHz. • M t s b vi x lý ñ c trưng cho th h này: 68020 / 68030 / 68040 / 68060 (Motorola), 80386 / 80486 / Pentium (Intel), … II. SƠ ð KH I C A M T H VI X LÝ: ð nh nghĩa h vi x lý: • Kh năng ñư c l p trình ñ thao tác trên các d li u mà không c n s can thi p c a con ngư i. Giaùo trình Vi xöû lyù. 1 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
  2. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. • Kh năng lưu tr và ph c h i d li u. T ng quát, h vi x lý g m: • Ph n c ng (Hardware): các thi t b ngo i vi → ñ giao ti p v i con ngư i. • Ph n m m (Software): chương trình → ñ x lý d li u. CPU (Central Processing Unit): ñơn v x lý trung tâm. RAM (Random Access Memory): b nh truy xu t ng u nhiên. ROM (Read Only Memory): b nh ch ñ c. Interface Circuitry: m ch ñi n giao ti p. Peripheral Devices (Input): các thi t b ngo i vi (thi t b nh p). Peripheral Devices (Output): các thi t b ngo i vi (thi t b xu t). Address bus: bus ñ a ch . Data bus: bus d li u. Control bus: bus ñi u khi n. III. ðƠN V X LÝ TRUNG TÂM: CPU ñóng vai trò ch ñ o trong h vi x lý, nó qu n lý t t c các ho t ñ ng c a h và th c hi n t t c các thao tác trên d li u. CPU là m t vi m ch ñi n t có ñ tích h p cao. Khi ho t ñ ng, CPU ñ c mã l nh ñư c ghi dư i d ng các bit 0 và bit 1 t b nh , sau ñó nó s th c hi n gi i mã các l nh này thành dãy các xung ñi u khi n tương ng v i các thao tác trong l nh ñ ñi u khi n các kh i khác th c hi n t ng bư c các thao tác ñó và t ñó t o ra các xung ñi u khi n cho toàn h . Giaùo trình Vi xöû lyù. 2 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
  3. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. IR (Instruction Register): thanh ghi l nh. PC (Program Counter / Instruction Pointer): b ñ m chương trình / con tr l nh. Instruction decode and control unit: ñơn v gi i mã l nh và ñi u khi n. ALU (Arithmetic and Logic Unit): ñơn v s h c và logic. Registers: các thanh ghi. Tóm l i, khi ho t ñ ng CPU s th c hi n liên t c 2 thao tác: tìm n p l nh và gi i mã – th c hi n l nh. • Thao tác tìm n p l nh: - N i dung c a thanh ghi PC ñư c CPU ñưa lên bus ñ a ch (1). - Tín hi u ñi u khi n ñ c (Read) chuy n sang tr ng thái tích c c (2). - Mã l nh (Opcode) t b nh ñư c ñưa lên bus d li u (3). - Mã l nh ñư c chuy n vào trong thanh ghi IR trong CPU (4). - N i dung c a thanh ghi PC tăng lên m t ñơn v ñ chu n b tìm n p l nh k ti p t b nh . • Thao tác gi i mã – th c hi n l nh: - Mã l nh t thanh ghi IR ñư c ñưa vào ñơn v gi i mã l nh và ñi u khi n. - ðơn v gi i mã l nh và ñi u khi n s th c hi n gi i mã opcode và t o ra các tín hi u ñ ñi u khi n vi c xu t nh p d li u gi a ALU và các thanh ghi (Registers). - Căn c trên các tín hi u ñi u khi n này, ALU th c hi n các thao tác ñã ñư c xác ñ nh. M t chu i các l nh (Opcode) k t h p l i v i nhau ñ th c hi n m t công vi c có ý nghĩa ñư c g i là chương trình (Program) hay ph n m m (Software). IV. B NH BÁN D N: B nh bán d n là m t b ph n khác r t quan tr ng c a h vi x lý, các chương trình và d li u ñ u ñư c lưu gi trong b nh . B nh bán d n trong h vi x lý g m: • ROM: b nh chương trình → lưu gi chương trình ñi u khi n ho t ñ ng c a toàn h th ng. • RAM: b nh d li u → lưu gi d li u, m t ph n chương trình ñi u khi n h th ng, các ng d ng và k t qu tính toán. Giaùo trình Vi xöû lyù. 3 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
  4. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. Sơ lư c v c u trúc và phân lo i ROM – RAM: • ROM (Read Only Memory): b nh ch ñ c, thông tin trong ROM s không b m t ñi ngay c khi ngu n ñi n cung c p cho ROM không còn. - C u trúc ROM: - Phân lo i m t s lo i ROM: o MROM (Mask ROM): ROM m t n . o PROM (Programmable ROM): ROM l p trình ñư c. o EPROM (Eraseable PROM): ROM l p trình và xóa ñư c. UV-EPROM (Ultra Violet EPROM): ROM xóa b ng tia c c tím. EEPROM (Electric EPROM): ROM l p trình và xóa b ng tín hi u ñi n. Flash ROM: ROM l p trình và xóa b ng tín hi u ñi n. • RAM (Random Access Memory): b nh truy xu t ng u nhiên (b nh ghi ñ c), thông tin trong RAM s b m t ñi khi ngu n ñi n cung c p cho RAM không còn.. - C u trúc RAM: - Phân lo i m t s lo i RAM: o DRAM (Dynamic RAM): RAM ñ ng o SRAM (Static RAM): RAM tĩnh Cách xác ñ nh dung lư ng b nh bán d n 8 bit s d ng cho chip vi ñi u khi n 8051 như sau: • D a vào s lư ng chân ñ a ch : Dung lư ng = 2N , v i N là s ñư ng ñ a ch c a b nh . Ví d : B nh bán d n 8 bit có 10 ñư ng ñ a ch . Cho bi t dung lư ng c a b nh là bao nhiêu? N = 10 → Dung lư ng = 210 = 1024 = 1 KB Giaùo trình Vi xöû lyù. 4 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
  5. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. • D a vào mã s c a b nh : Mã s : XX YYYY XX: lo i b nh 27: UV-EPROM 28: EEPROM 61,62: SRAM 40,41: DRAM YYYY: dung lư ng b nh Dung lư ng = YYYY (Kbit) ho c Dung lư ng = YYYY / 8 (KB) Ví d : B nh có mã s 27256, dung lư ng c a b nh là bao nhiêu ? 27 → B nh UV-EPROM 256 → Dung lư ng = 256 (Kbit) = 32 (KB) V. CÁC THI T B NGO I VI (CÁC THI T B XU T NH P): M ch ñi n giao ti p (Interface Circuitry) và các thi t b xu t nh p hay thi t b ngo i vi (Peripheral Devices) t o ra kh năng giao ti p gi a h vi x lý v i th gi i bên ngoài. B ph n giao ti p gi a bus h th ng c a h vi x lý v i các th gi i bên ngoài thư ng ñư c g i là c ng (Port). Như v y tùy theo t ng lo i thi t b giao ti p mà ta có các c ng nh p (Input) ñ l y thông tin t ngoài vào h và các c ng xu t (Output) ñ ñưa thông tin t trong h ra ngoài. T ng quát, ta có 3 lo i thi t b xu t nh p sau: Thi t b lưu tr l n: băng t , ñĩa t , ñĩa quang, … • Thi t b giao ti p v i con ngư i: màn hình, bàn phím, máy in, … • Thi t b ñi u khi n / ki m tra: các b kích thích, các b c m bi n, … • VI. H TH NG BUS: Bus là t p h p các ñư ng dây mang thông tin có cùng ch c năng. Vi c truy xu t thông tin t i m t m ch ñi n xung quanh CPU thì nó s d ng 3 lo i bus: bus ñ a ch , bus d li u và bus ñi u khi n. CPU s d ng h th ng bus này ñ th c hi n các thao tác ñ c (READ) và ghi (WRITE) thông tin gi a CPU v i b nh ho c các thi t b ngo i vi. • Bus ñ a ch (Address bus): - ð chuy n t i thông tin c a các bit ñ a ch . - Là lo i bus 1 chi u (CPU → MEM hay I/O). - ð xác ñ nh b nh ho c thi t b ngo i vi mà CPU c n trao ñ i thông tin. - ð xác ñ nh dung lư ng b nh ho c ngo i vi mà CPU có kh năng truy xu t. • Bus d li u (Data bus): - ð chuy n t i thông tin c a các bit d li u. - Là lo i bus 2 chi u (CPU ↔ MEM hay I/O). - ð xác ñ nh s bit d li u mà CPU có kh năng x lý cùng m t lúc. • Bus ñi u khi n (Control bus): - ð chuy n t i thông tin c a các bit ñi u khi n (m i ñư ng dây là m t tín hi u ñi u khi n khác nhau). - Là lo i bus 1 chi u (CPU → MEM-I/O ho c MEM-I/O → CPU). - ð ñi u khi n các kh i khác trong h và nh n tín hi u ñi u khi n t các kh i ñó ñ ph i h p ho t ñ ng. Giaùo trình Vi xöû lyù. 5 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
  6. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. VII. VI X LÝ – VI ðI U KHI N: ð phân bi t b vi x lý và b vi ñi u khi n ta có th d a trên các y u t như sau: Vi x lý Vi ñi u khi n Y u t phân lo i (Microprocessor) (Microcontroller) CPU X X ROM X RAM X M ch giao ti p n i C u trúc ph n c ng X ti p (Hardware M ch giao ti p song architecture) X song M ch ñi u khi n ng t X Các m ch ñi u khi n X khác ng d ng l n, tính X Các ngd ng toán ph c t p (Applications) ng d ng nh , tính X toán ñơn gi n Các ñ c trưng c a Các ki u ñ nh ñ a ch Nhi u Ít t p l nh ð dài t d li u x Byte, Word, Double word, (Instruction set Bit, Byte lý … feature) VIII. MINH H A KI N TRÚC C A M T H VI ðI U KHI N: WDT (Watch-Dog Timer): B ñ nh th i Watch-Dog. OSC., OSC/N (Oscillator): B dao ñ ng (N: h s chia t n). Timer: B ñ nh th i. A/D (Analog/Digital): B bi n ñ i tín hi u tương t /s . SFR Registers (Special Function Register): Các thanh ghi ch c năng ñ c bi t. RAM Memory: B nh d li u. Giaùo trình Vi xöû lyù. 6 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
  7. Chương 1: Gi i thi u chung v b vi x lý. Trư ng ðH Công nghi p Tp.HCM. Program Memory: B nh chương trình. EEPROM: B nh EEPROM. I/O Ports: Các port xu t/nh p. Instruction Decoder: B gi i mã l nh. ALU: ðơn v logic và s h c. Accumulator: Thanh ghi tích lũy. Control Logic: ði u khi n logic. Program Counter: B ñ m chương trình. Instructions/Addresses: Các l nh / ñ a ch . IX. L A CH N B VI ðI U KHI N KHI THI T K : Có b n h vi ñi u khi n thông d ng trên th trư ng hi n nay là: 68xxx c a Motorola, 80xxx c a Intel, Z8xx c a Zilog và PIC16xxx c a Microchip Technology. M i lo i vi ñi u khi n trên ñ u có m t t p l nh và thanh ghi riêng nên chúng không tương thích l n nhau. V y khi ta ti n hành thi t k m t h th ng s d ng vi ñi u khi n thì ta c n d a trên nh ng tiêu chu n nào? Có ba tiêu ch n chính: • Tiêu chu n th nh t là: ðáp ng yêu c u tính toán m t cách hi u qu và kinh t . Do v y, trư c tiên ta c n ph i xem xét b vi ñi u khi n 8 bit, 16 bit hay 32 bit là thích h p nh t. M t s tham s k thu t c n ñư c cân nh c khi ch n l a là: o T c ñ : t c ñ l n nh t mà vi ñi u khi n h tr là bao nhiêu. o Ki u IC: là ki u 40 chân DIP, QFP hay là ki u ñóng v khác (DIP: v d ng hai hàng chân, QFP: v vuông d t). Ki u ñóng v r t quan tr ng khi có yêu c u v không gian, ki u l p ráp và t o m u th cho s n ph m cu i cùng. o Công su t tiêu th : là m t tiêu chu n c n ñ c bi t lưu ý n u s n ph m dùng pin ho c ñi n áp lư i. o Dung lư ng b nh ROM và RAM tích h p s n trên chip. o S chân vào/ra và b ñ nh th i trên chip. o Kh năng d dàng nâng cao hi u su t ho c giãm công su t tiêu th . o Giá thành trên m t ñơn v khi mua s lư ng l n. Vì ñây là v n ñ có nh hư ng ñ n giá thành cu i cùng c a s n ph m. • Tiêu chu n th hai là: Có s n các công c phát tri n ph n m m, ch ng h n như các chương trình mô ph ng, trình biên d ch, trình h p d ch và g r i. • Tiêu chu n th ba là: Kh năng ñáp ng v s lư ng hi n t i cũng như tương lai. ð i v i m t s nhà thi t k thì tiêu chu n này th m chí còn quan tr ng hơn c hai tiêu chu n trên. Giaùo trình Vi xöû lyù. 7 Bieân soaïn: Phaïm Quang Trí
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2