Tài liệu Bài giảng kỹ thuật vi xử lý chương 4 phối ghép với bộ nhớ và thiết bị vào ra

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA Giảng viên: TS. Hoàng Xuân Dậu Điện thoại/E-mail: [email protected] Bộ môn: Khoa học máy tính - Khoa CNTT1 Học kỳ/Năm biên soạn: Học kỳ 1 năm học 2009-2010 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA NỘI DUNG 1. Các tín hiệu của CPU 2. Các tín hiệu của các mạch phụ trợ a. Mạch tạo xung nhịp b. Định thời và chu trình đọc ghi bus 3. Phối ghép CPU với bộ nhớ a. Cấu trúc mạch nhớ b. Giải mã địa chỉ bộ nhớ 4. Phối ghép CPU với thiết bị vào ra a. Phân loại thiết bị vào ra theo không gian địa chỉ b. Giải mã địa chỉ thiết bị vào ra www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 2 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 1. Các tín hiệu của 8088  VXL 8088 có có 40 chân tín hiệu, gồm các nhóm:  Nhóm tín hiệu địa chỉ: • AD0-AD7: 8 chân dồn kênh cho phần thấp bus A và bus D ; • A8-A15: 8 chân tín hiệu phân cao bus A • A16/S3-A19/S6: 4 chân dồn kênh cho phần cao bus A và bus C;  Nhóm tín hiệu dữ liệu • AD0-AD7: 8 chân dồn kênh cho phần thấp bus A và bus D; • Khi chân chốt ALE=0 tín hiệu dữ liệu, ALE=1 tín hiệu địa chỉ. www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 3 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 1. Các tín hiệu của 8088  Nhóm tín hiệu điều khiển hệ thống: • • • • • • • IO/M DT/R RD WR DEN SS0 READY  Nhóm tín hiệu điều khiển bus: • • • • www.ptit.edu.vn HOLD HLDA INTA ALE GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 4 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 1. Các tín hiệu của 8088  Nhóm tín hiệu điều khiển CPU: • • • • • NMI INTR RESET MN/MX TEST  Nhóm tín hiệu đồng hồ và nguồn: • • • • www.ptit.edu.vn CLK Vcc GND GND GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 5 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 1. Các tín hiệu của 8088  Nhóm các tín hiệu trạng thái: • S3, S4: phối hợp cho biết trạng thái truy nhập các thanh ghi đoạn – – – – 00: CPU truy nhập đoạn dữ liệu phụ ES 01: CPU truy nhập đoạn ngăn xếp SS 10: CPU truy nhập đoạn mã hoặc không đoạn nào 11: CPU truy nhập đoạn dữ liệu • S5: S5 phản ánh giá trị cờ IF • S6: S6 luôn bằng 0 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 6 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 1. Các tín hiệu của 8088 – Chu kỳ bus IO/M DT/R SS0 0 0 0 Đọc mã lệnh 0 0 1 Đọc bộ nhớ 0 1 0 Ghi bộ nhớ 0 1 1 Buýt rỗi 1 0 0 Chấp nhận yêu cầu ngắt 1 0 1 Đọc thiết bị ngoại vi 1 1 0 Ghi thiết bị ngoại vi 1 1 1 Dừng www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 7 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 1. Các tín hiệu của 8088 – Chế độ Min/Max  VXL có thể làm việc ở 2 chế độ: Min và Max  Chế độ Min  Chân MN/MX nối nguồn 5v  CPU tự sinh các tín hiệu điều khiển bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi truyền thống  Các tín hiệu: IO/M, WR, INTA, ALE, HOLD, HLDA, DT/R, DEN  Chế độ Max  Chân MN/MX nối đất  CPU gửi các tín hiệu trạng thái đến mạch phụ trợ và các mạch này sinh các tín hiệu điều khiển bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi  Các tín hiệu: RQ/GT0, RQ/GT1, LOCK, S2, S1, S0, QS0, QS1 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 8 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 2.a Mạch tạo xung nhịp 8284  Cung cấp tín hiệu CLOCK, READY và RESET  OSC: Tín hiệu xung nhịp vào (thạch anh) f x  EFI: Xung nhịp ngoài  CLK: Xung nhịp (fCLK= fx/3)  PCLK: Xung nhịp ngoại vi (FPCLK = fx/6) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 9 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 2.a Mạch tạo xung nhịp 8284 ghép nối với CPU www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 2.b Định thời và chu trình đọc ghi bus  Truy nhập bộ nhớ, vào/ra tính theo chu trình buýt. Chu trình buýt tiêu biểu gồm 4 xung nhịp đồng hồ (T)  Sinh tín hiệu địa chỉ trên buýt địa chỉ (T1)  Sinh tín hiệu đọc/ghi trong xung (T 2-T3)  Đọc/Lưu dữ liệu trên buýt dữ liệu (T3)  Để truyền dữ liệu không lỗi, các tín hiệu trên buýt cần được tạo và duy trì trong chu trình buýt  Biến dạng do trở kháng (tự cảm,điện dung)  Trễ tín hiệu khi lan truyền trên buýt  Hình dạng xung (sườn lên, xuống, độ rộng) www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 2.b Định thời và chu trình đọc ghi bus  T1: khởi đầu chu trình. Sinh các tính hiệu điều khiển chốt, kiểu thao tác, hướng dữ liệu và địa chỉ  T2: sinh tín hiệu điều khiển đọc/ghi. DEN báo dữ liệu ra sẵn sàng. READY báo dữ liệu vào sẵn sàng.  T3: Đọc/Ghi dữ liệu  T4: Kết thúc các tín hiệu điều khiển www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 12 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 2.b Chu trình đọc bus T1 T2 T3 T4 __ CLOCK DT/R ALE AD7 - AD0 A7 - A0 A15 - A8 garbage Dữ liệu ngoài A15 - A8 A19/S6 - A16/S3 A19 - A16 S6 - S3 __ IO/M ____ RD ______ DEN Truy nhập địa chỉ Trễ địa chỉ www.ptit.edu.vn Xác lập dữ liệu GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 13 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 2.b Chu trình ghi bus T1 T2 T3 T4 CLOCK __ DT/R ALE AD7 - AD0 A7 - A0 A15 - A8 D7 - D0 (tới buýt ngoài ) A15 - A8 A19/S6 - A16/S3 A19 - A0 from 74LS373 to memory A19 - A16 S6 - S3 A19 - A0 from 74LS373 __ IO/M _____ WR ______ DEN Độ rộng xung ghi 2 xung nhịp Chờ dữ liệu www.ptit.edu.vn Trễ điều khiển GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 14 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 3. Phối ghép CPU với bộ nhớ  Vai trò:  Chọn mạch nhớ cần đọc ghi  Chọn ô nhớ cần đọc ghi  Đầu vào:  20 bit địa chỉ vật lý  Các tín hiệu IO/M và RD (đọc) hoặc WR (ghi)  Các loại mạch nhớ:  ROM/EPROM  SRAM  DRAM  Mạch phối ghép: NAND, 74LS134, EPROM www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 15 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 3.a Cấu trúc mạch nhớ - tổng quát  A1-Am: Địa chỉ  D0-D7: Dữ liệu  WE: Cho phép ghi  OE: Cho phép ra  CS: Kích hoạt A0 A1 A2 D0 D1 D2 D7 Am OE WE CS WR RD www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 16 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 3.a Cấu trúc mạch nhớ - EFROM Intel 2176(2Kx8)  A0-A10: Địa chỉ  CS: chọn chíp (0-đọc,1-ghi)  PD/PGM: Duy trì/Lập trình Vpp = 25V www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 17 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 3.a Cấu trúc mạch nhớ - SRAM  Hitachi HM62864 - 64K8  Tốc độ 50-85ns www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 18 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 3.a Cấu trúc mạch nhớ - DRAM  TMS 4464  64K4  64K = {RA 0  RA7}+{CA0CA 7} www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 19 BÀI GIẢNG MÔN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ CHƯƠNG 4 – PHỐI GHÉP VỚI BỘ NHỚ VÀ THIẾT BỊ VÀO RA 3.b Giải mã địa chỉ bộ nhớ  Ánh xạ các tín hiệu địa chỉ thành tín hiệu chọn (kích hoạt) chíp nhớ  A19A18..An  CS0,CS1,…,CSn  Giải mã đầy đủ  Sử dụng A19A18..A0  Giải mã rút gọn A19 A18 A17 An Các tín hiệu điều khiển  Sử dụng A19A18..An;n>0 www.ptit.edu.vn GIẢNG VIÊN: TS. HOÀNG XUÂN DẬU BỘ MÔN: KHOA HỌC MÁY TÍNH - KHOA CNTT1 Trang 20