Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý - Chương 2: Vi xử lý và Hệ thống vi xử lý - Hồ Viết Việt

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý - Chương 2: Vi xử lý và Hệ thống vi xử lý - Hồ Viết Việt

1. BàiBài gigiảảngng KKỹỹ thuthuậậtt ViVi xxửử lýlý NgànhNgành ĐĐiiệệnn ttửử ViViễễnn thôngthông ĐạĐạii hhọọcc BáchBách khoakhoa ĐĐàà NNẵẵngng ccủủaa HHồồ ViViếếtt ViViệệtt,, KhoaKhoa ĐĐTVTTVT TàiTài liliệệuu thamtham khkhảảoo [1][1] KKỹỹ thuthuậậtt vivi xxửử lýlý,, VVăănn ThThếế MinhMinh,, NXBNXB GiáoGiáo ddụụcc,, 19971997 [2][2] KKỹỹ thuthuậậtt vivi xxửử lýlý vàvà LLậậpp trìnhtrình AssemblyAssembly chocho hhệệ vivi xxửử lýlý,, ĐỗĐỗ XuânXuân TiTiếếnn,, NXBNXB KhoaKhoa hhọọcc && kkỹỹ thuthuậậtt,, 20012001
2. 2.12.1 BBộộ vivi xxửử lýlý „ MMộộtt bbộộ vivi xxửử lýlý làlà mmộộtt mmạạchch tíchtích hhợợpp chchứứaa hànghàng ngànngàn,, ththậậmm chíchí hànghàng tritriệệuu transistortransistor (LSI,(LSI, VLSI)VLSI) đượđượcc kkếếtt nnốốii vvớớii nhaunhau „ CácCác transistortransistor ấấyy cùngcùng nhaunhau làmlàm viviệệcc đểđể llưưuu trtrữữ vàvà xxửử lýlý ddữữ liliệệuu chocho phépphép bbộộ vivi xxửử lýlý cócó ththểể ththựựcc hihiệệnn rrấấtt nhinhiềềuu chchứứcc nnăăngng hhữữuu íchích „ ChChứứcc nnăăngng ccụụ ththểể ccủủaa mmộộtt bbộộ vivi xxửử lýlý đượđượcc xácxác địđịnhnh bbằằngng phphầầnn mmềềmm ((cócó ththểể llậậpp trìnhtrình đđưượợcc))
3. CácCác thànhthành phphầầnn ccủủaa bbộộ vivi xxửử lýlý
4. CácCác thanhthanh ghighi (Registers)(Registers) „ Thanh ghi là nơimàbộ vi xử lý có thể lưutrữđược mộtsố nhị phân (Kích cỡ của thanh ghi tính bằng bit) „ Bộ vi xử lý dùng các thanh ghi để lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình thực hiện chương trình „ Các thanh ghi có thể được truy cập bằng các câu lệnh ngôn ngữ máy thường được gọi là các thanh ghi người sử dụng có thể nhìn thấy được (có thể truy cập được) „ Các thanh ghi điều khiển và các thanh ghi trạng thái được CU dùng để điều khiển việc thực hiện chương trình. Đa số các thanh ghi này người sử dụng không thể nhìn thấy được
5. TTốốcc độđộ ccủủaa hhọọ vivi xxửử lýlý x86x86 ccủủaa IntelIntel The Continuing Evolution of Intel Microprocessors CIS105 December 2002 1600 1,400 1400 1200 1000 800 Speed (MHZ) 600 550 400 400 400 333 200 200 233 200 100 33 0.74 2 8 12 0 1971 1974 1979 1982 1985 1989 1993 1995 1997 1998 1998 1999 1999 2000 Year
6. HHọọ vivi xxửử lýlý x86x86 ccủủaa IntelIntel 70’s70’s 4004 8008 8080 8086 Introduced 11/15/71 4/1/72 4/1/74 6/8/78 Clock Speeds 108KHz 200KHz 2MHz 5MHz, 8MHz, 10MHz Bus Width 4 bits 8 bits 8 bits 16 bits Number of 2,300 3,500 6,000 29,000 Transistors (10 microns) (10 microns) (6 microns) (3 microns) Addressable Memory 640 bytes 16 KBytes 64 KBytes 1 MB Virtual Memory Brief Description First microcomputer Data/character 10X the performance 10X the performance chip, Arithmetic manipulation of the 8008 of the 8080 manipulation
7. HHọọ vivi xxửử lýlý x86x86 ccủủaa IntelIntel 90’s90’s Intel486TM SX Pentium® Pentium® Pro Pentium® II Microprocessor Processor Processor Processor Introduced 4/22/91 3/22/93 11/01/95 5/07/97 Clock Speeds 16MHz, 20MHz, 60MHz,66MHz 150MHz, 166MHz, 200MHz, 233MHz, 25MHz, 33MHz 180MHz, 200MHz 266MHz, 300MHz Bus Width 32 bits 64 bits 64 bits 64 bits Number of 1.185 million 3.1 million 5.5 million 7.5 million Transistors (1 micron) (.8 micron) (0.35 micron) (0.35 micron) Addressable Memory 4 gigabytes 4 gigabytes 64 gigabytes 64 gigabytes Virtual Memory 64 terabytes 64 terabytes 64 terabytes 64 terabytes Brief Description Identical in design to Superscalar Dynamic execution Dual independent bus, Intel486TM DX but architecture brought architecture drives dynamic execution, without math 5X the performance of high-performing Intel MMXTM coprocessor the 33-MHz Intel486TM processor technology DX processor
8. 2.32.3 HHệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý
9. 2.32.3 HHệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý Address Bus MEMORY I/O Ports Microprocessor Data Bus Control Lines (Control Bus) Sơ đồ khối chức năng của một hệ thống vi xử lý
10. HHệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý „ 33 khkhốốii chchứứcc nnăăngng:: ViVi xxửử lýlý,, BBộộ nhnhớớ,, CácCác ccổổngng I/OI/O ccủủaa mmộộtt hhệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý traotrao đổđổii tíntín hihiệệuu vvớớii nhaunhau thôngthông quaqua BusBus hhệệ ththốốngng „ BusBus hhệệ ththốốngng làlà mmộộtt ttậậpp hhợợpp cáccác đườđườngng truytruyềềnn ddẫẫnn dùngdùng chungchung,, baobao ggồồmm:: BusBus địđịaa chchỉỉ (A(A Bus),Bus), BusBus ddữữ liliệệuu (D(D Bus)Bus) vàvà BusBus đđiiềềuu khikhiểểnn (C(C Bus)Bus) „ CácCác tíntín hihiệệuu địđịaa chchỉỉ didi chuychuyểểnn trêntrên AA BusBus theotheo hhướướngng ttừừ vivi xxửử lýlý đếđếnn BBộộ nhnhớớ vàvà cáccác ccổổngng I/O.I/O. SSốố llượượngng đườđườngng truytruyềềnn ddẫẫnn ccủủaa AA BusBus ((ggọọii làlà ĐộĐộ rrộộngng ccủủaa AA Bus)Bus) tínhtính bbằằngng bit,bit, phphảảnn ánhánh khkhảả nnăăngng ququảảnn lýlý bbộộ nhnhớớ ccủủaa chipchip vivi xxửử lýlý
11. ThiThiếếtt kkếế phphầầnn ccứứngng ccủủaa hhệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý „ ThiThiếếtt kkếế bbộộ nhnhớớ chocho hhệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý:: GhépGhép nnốốii cáccác chipchip nhnhớớ bánbán ddẫẫnn ssẵẵnn cócó vvớớii busbus hhệệ ththốốngng saosao chocho khikhi bbộộ vivi xxửử lýlý truytruy ccậậpp bbộộ nhnhớớ thìthì khôngkhông xxảảyy rara xungxung độđộtt gigiữữaa cáccác chipchip nhnhớớ vvớớii nhaunhau vàvà khôngkhông xungxung độđộtt vvớớii cáccác chipchip dùngdùng làmlàm ccổổngng I/OI/O „ TTươươngng ttựự,, ThiThiếếtt kkếế cáccác ccổổngng I/OI/O chocho hhệệ ththốốngng vivi xxửử lýlý:: GhépGhép nnốốii cáccác chipchip MSIMSI hohoặặcc LSILSI ththườườngng dùngdùng làmlàm ccổổngng I/OI/O vvớớii busbus hhệệ ththốốngng saosao chocho khikhi bbộộ vivi xxửử lýlý truytruy ccậậpp cáccác thithiếếtt bbịị I/OI/O thìthì khôngkhông xxảảyy rara xungxung độđộtt gigiữữaa cáccác chipchip đđóó vvớớii nhaunhau vàvà khôngkhông xungxung độđộtt vvớớii cáccác chipchip dùngdùng làmlàm bbộộ nhnhớớ