KIẾN TRÚC MÁY TÍNH - CHƯƠNG 4 - BỘ VI XỬ LÝ - CPU ppsx

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 65;Đổi Giây trong DH từ số thập phân sang mã ASCII rồi ;cất vào Time_Buf.

Các thành ph n c a kh i x lý ầ ủ ố ử

B vi x lý – CPUộ ử (Central Processing Unit): Là

b não c a máy tính, nó x lý các thông tin và đi u ộ ủ ử ềkhi n m i ho t đ ng c a máy tính.ể ọ ạ ộ ủ

B nh trong:ộ ớ Là b nh có kh năng liên l c tr c ộ ớ ả ạ ự

ti p v i b vi x lý,là n i l u tr d li u ph c v ế ớ ộ ử ơ ư ữ ữ ệ ụ ụcho quá trình x lý.ử

Các m ch vào ra:ạ Đ đi u khi n vi c giao ti p ể ề ể ệ ế

v i thi t b ngo i vi.ớ ế ị ạ

H th ng Bus:ệ ố K t n i các b ph n trên l i v i ế ố ộ ậ ạ ớ

nhau

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 5

Chi ti t: ế

BUS: Là h th ng dây d n và cáp n i đ ệ ố ẫ ố ể

liên l c gi a CPU v i b nh và các vi ạ ữ ớ ộ ớ

m ch vào ra ạ

Có ba lo i BUS ạ : Bus đ a ch (Address ị ỉ

bus), Bus d li u (Data bus), Bus đi u ữ ệ ề

khi n (Control bus) ể

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 7

Bus Đ a ch : ị ỉ Dùng đ truy n đ a ch c a ô ể ề ị ỉ ủ

nh mà ớ CPU c n liên l c ầ ạ

Bus D li u: ữ ệ Dùng đ truy n d li u ể ề ữ ệ

Bus Đi u khi n: ề ể Dùng đ truy n các tín ể ề

hi u đi u khi n trong quá trình liên l c ệ ề ể ạ

(Ví d : tín hi u xác đ nh quá trình truy ụ ệ ị

nh p b nh là ậ ộ ớ Đ c ọ hay Ghi )

Các m ch vào ra ạ

CPU không th liên l c tr c ti p v i các ể ạ ự ế ớ

thi t b ngo i vi mà ph i thông qua các ế ị ạ ả vi

m ch vào/ra ạ

M i vi m ch này ch a m t vài thanh ghi ỗ ạ ứ ộ

g i là ọ c ng vào/ra (Input/Output Port) ổ

T ươ ng t nh b nh , ự ư ộ ớ các c ng vào/ra ổ

cũng đ ượ c đánh đ a ch ị ỉ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 9

Phân lo i vi x lý ạ ử

Multi chip: dùng 2 hay nhi u chip LSI (Large ề

Scale Intergration: tích h p t 1000 ÷ 10000 ợ ừ

transistor) cho ALU và control

Microprocessor: dùng 1 chip LSI/VLSI (Very

Large Scale Intergration: tích h p ÷ 10000 ợ

transistor) cho ALU và control

Single chip microprocessor (còn g i là ọ

microcomputer / microcontroller): là 1 chip

LSI/VLSI ch a toàn b các kh i nh slide ứ ộ ố ư ở

trước

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 11

Ki n trúc b vi x lý ế ộ ử

Xem s đ : ơ ồ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 13

B vi x lý có 2 kh i ch c năng: ộ ử ố ứ

Kh i th c thi (EU - Execution unit): ố ự Đ m ả

nhi m vi c th c hi n l nh ệ ệ ự ệ ệ

Kh i giao ti p bus ố ế (BIU – Bus interface

unit): Liên l c gi a EU v i Bus ngoài ạ ữ ớ

Kh i th c thi (EU) ố ự

ALU: Th c hi n các l nh s h c và logic ự ệ ệ ố ọ Các toán h ng đ ạ ượ c ch a trong các thanh ứ ghi d li u ( ữ ệ data register ) hay thanh ghi đ a ị

ch ( ỉ address register ), hay t bus n i ừ ộ

( internal bus ).

CU (Control Unit): Kh i đi u khi n ho t ố ề ể ạ

đ ng c a EU Trong kh i này có ộ ủ ố m ch ạ

gi i mã l nh (Instruction decoder) ả ệ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 15

Quá trình thi hành l nh: ệ

L y l nh - Gi i mã – Th c hi n ấ ệ ả ự ệ

s chu kỳ máy (ố machine cycle) tuỳ theo l nh ệ

Sau khi l nh đã th c thi, ệ ự b gi i mã l nhộ ả ệ s đ t ẽ ặ

Con tr l nhỏ ệ đ n đ a ch c a l nh k ế ị ỉ ủ ệ ế

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 17

Các chân tín hi u c b n c a CPU ệ ơ ả ủ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 19

Read: Đi u khi n đ c ề ể ọ

Write: Đi u khi n ghi ề ể

Address: Các chân xác đ nh đ a ch khi c n ị ị ỉ ầ giao ti p v i b nh ế ớ ộ ớ

Data: Các chân dành cho d li u ữ ệ

H vi x lý Intel 8x86 ọ ử

4004 là b VXL đ u tiên c a Intel, ra đ i ộ ầ ủ ờ

năm 1971 Nó ch a ứ 2300 transitor :

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 21

B VXL ộ Pentium 4 hi n nay ch a ệ ứ 55 tri u ệ transistor :

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 23

BIU, th c thi các l nh này và ch a các k t qu ự ệ ứ ế ả

trong các thanh ghi

Chú ý r ng ằ EU không có bus h th ng nên ph i ệ ố ả

th c hi n nh n và xu t t t c các d li u c a nó ự ệ ậ ấ ấ ả ữ ệ ủthông qua BIU

l p v i nhau nên ậ ớ BIU có kh năng nh n m t ả ậ ộ

l nh m i trong khi ệ ớ EU đang th c thi l nh trự ệ ước

đó

Khi EU th c hi n xong l nh, nó s l y mã l nh ự ệ ệ ẽ ấ ệ

k ti p trong hàng đ i l nh.ế ế ợ ệ

dài 4 byte trong khi c a ủ 8086 là 6 byte.

Tuy nhiên do EU c a hai b ủ ộ VXL này gi ng nhau ốnên các chương trình vi t cho ế 8086 có th ch y ể ạ

được trên 8088 mà không c n thay đ i gì c ầ ổ ả

Các chân c a VXL 8086 ủ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 31

Gi i thích: ả

8086 có bus đ a ch ị ỉ 20 bit , bus d li u ữ ệ 16

bit , 3 chân ngu n và ồ 17 chân dùng cho các

ch c năng đi u khi n ứ ề ể

Tuy nhiên m t chân có th đ m nhi m ộ ể ả ệ

nhi u ch c năng ta (nh k thu t phân ề ứ ờ ỹ ậ

kênh theo th i gian - time multiplexing) ờ

C th : ụ ể

16 chân (AD0 ÷ AD15): v a là chân d li u, ừ ữ ệ

v a là chân đ a ch Các chân này s là các đừ ị ỉ ẽ ường

đ a ch trong tr ng thái ị ỉ ạ T1 và d li u trong các ữ ệ

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 33

Ch c năng c a các chân ứ ủ

8086 có th ho t đ ng 2 ch đ : t i thi u ể ạ ộ ở ế ộ ố ể ( minimum mode ) và t i đa ( ố maximum mode )

Ch đ t i thi u ế ộ ố ể ch dùng cho các h th ng ỉ ệ ố VXL đ n gi n ơ ả

Ch đ t i đa ế ộ ố dùng cho các h th ng ph c ệ ố ứ

t p h n, giao ti p v i các b nh và I/O ạ ơ ế ớ ộ ớ

riêng.

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 35

Các chân dùng chung cho c hai ch đ ả ế ộ

t i đa và t i thi u: ố ố ể

Các chân ch ỉ dùng cho ch đ t i thi u: ế ộ ố ể

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 37

Các chân ch dùng cho ch đ t i đa: ỉ ế ộ ố

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 39

Xung nh p: ị

8086 s d ng xung nh p d ng xung ch ử ụ ị ạ ữ

nh t có chu kỳ v i th i gian c nh lên và ậ ớ ờ ạ

xu ng nh h n ố ỏ ơ 10 ns (đi vào chân CLK ).

Các chân tr ng thái bus (S0, S1, S2): ạ

kh i b nh và I/O đ cho phép thi t b khác x ỏ ộ ớ ể ế ị ử

lý bus h th ng Quá trình này g i là truy xu t ệ ố ọ ấ

b nh tr c ti p (DMA – Direct Memory ộ ớ ự ế

Access)

HLDA (Hold acknowledge): Ghi nh n yêu c u ậ ầ

DMA đ i v i b đi u khi n DMA.ố ớ ộ ề ể

hi u m c th p vào ệ ứ ấ chân yêu c uầ

+ Sau khi nh n yêu c u, 8086 s tr ng thái ậ ầ ẽ ở ạ

HOLD và g i tín hi u ch p nh n ra chân này ử ệ ấ ậ Ở

đây, chân RQ/GT0 có đ u tiên cao h n chân ộ ư ơ RQ/GT1

LOCK: báo cho các thi t b khác bi t không th ế ị ế ể

Các chân đi u khi n bus (READY, IO/M, ề ể

RD, WR, DEN, DT/R ):

READY: Chân này m c th p s ng ở ứ ấ ẽ ứ

v i tr ng thái không s n sàng, còn m c ớ ạ ẵ ứ

cao thì ng v i tr ng thái s n sàng ứ ớ ạ ẵ

Chân IO/M (IO/Memory – Xu t nh p /B ấ ậ ộ

nh ): ớ xác đ nh chu kỳ bus hi n hành đang ị ệ

làm vi c v i b nh (m c th p) hay I/O ệ ớ ộ ớ ứ ấ

(m c cao) ứ

DEN (Data Enable – cho phép d li u):ữ ệ Chân này

được dùng v i DT/R đ cho phép n i các b đ m ớ ể ố ộ ệhai chi u vào data bus Nó ngăn ng a s tranh ề ừ ự

ch p bus b ng cách c m các b đ m d li u cho ấ ằ ấ ộ ệ ữ ệ

đ n tr ng thái T2, khi các đế ạ ường d li u / đ a ch ữ ệ ị ỉkhông còn l u tr đ a ch c a b nh hay I/O n a.ư ữ ị ỉ ủ ộ ớ ữ

Chân DT/R (Data transmit/receive – truy n/nh n ề ậ

d li u):ữ ệ dùng đ đi u khi n chi u c a lu ng d ể ề ể ề ủ ồ ữ

li u qua các b đ m (n u có) vào bus d li u c a ệ ộ ệ ế ữ ệ ủ

h th ng Khi m c th p, nó ch th c hi n tác v ệ ố ở ứ ấ ỉ ự ệ ụ

đ c và khi m c cao nó ch th c hi n tác v ghi.ọ ở ứ ỉ ự ệ ụ

khi chân INTR hay chân NMI c a nó nh n đủ ậ ược

tín hi u yêu c u ng t Sau đó nó trao quy n đi u ệ ầ ắ ề ề

khi n l i cho chể ạ ương trình x lý ng t.ử ắ

Tín hi u yêu c u ng t có th do m t thi t b ệ ầ ắ ể ộ ế ị

ph n c ng ho c do m t l nh INT trong chầ ứ ặ ộ ệ ương

trình sinh ra

Lệnh 1 Lệnh 2

INT < >   

Lệnh 1 Lệnh 2

ng t ắ , đ ượ c đánh s l n l ố ầ ượ ừ t t 0, 1, 2, ,

FFh

D ướ i đây là b ng danh sách các ng t: ả ắ

Phân lo i ng t: ạ ắ

Đ phân lo i c n d a trên m t tiêu chí nào ể ạ ầ ự ộ

đó, đây ta s phân lo i ng t d a trên cách ở ẽ ạ ắ ự

th c phát sinh ng t, t m chia làm hai lo i ứ ắ ạ ạ

sau:

Ng t m m ắ ề

Ng t c ng ắ ứ

Các ng t đắ ược kích ho t t thi t b ngoài (bàn ạ ừ ế ị

phím, chu t ) gi ng nh ví d trên độ ố ư ụ ược g i là ọ

Ng t c ng ngoài ắ ứ Còn n u ng t phát sinh b i các ế ắ ở

kinh ki n b tr n m trên mainboard thì đệ ổ ợ ằ ược g i ọ

là Ng t c ng trong ắ ứ (hay ng t c ng n i b ắ ứ ộ ộ)

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 55

Ng t 17h – Vào/ra máy in: ắ

Đây là ng t do BIOS qu n lý, nó có ba ch c ắ ả ứ năng:

Ch c năng s 0: Đ a m t kí t ra máy in ứ ố ư ộ ự

Ch c năng s 1: Kh i t o c ng máy in ứ ố ở ạ ổ

Ch c năng s 2: Ki m tra tr ng thái máy in ứ ố ể ạ

Ng t 21h ắ

Đây là ng t hay dùng nh t c a DOS, nó có r t ắ ấ ủ ấ

nhi u ch c năng ph n trề ứ Ở ầ ước ta đã s d ng ử ụ

b n ch c năng c a ng t này (ch c năng s 1, 2, ố ứ ủ ắ ứ ố

9 và 4Ch) Trong ph n này ta s tìm hi u thêm ầ ẽ ể

đường d n (chu i này ph i có t n ẫ ỗ ả ậcùng là 0)

Ví d : ụ

T o th m c ASM trong đĩa C ạ ư ụ ổ

    INT   21h      ;Gọi ngắt  

    MOV   AH, 4Ch        ;Kết thúc

    INT   21h

MAIN ENDP

    MOV   Time_Buf+1, AH

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 65

;Đổi Giây (trong DH) từ số thập phân sang mã ASCII rồi      ;cất vào Time_Buf

     MOV   AH, 9       ;Chức năng số 9

    LEA   DX, Time_Buf   ;Lấy địa chỉ chuỗi kí tự đặt vào         ;thanh ghi DX

Bộ môn Kỹ thuật máy tính & mạng – Khoa CNTT Kiến trúc máy tính 4 ­ 67