Tổng quan về các loại vi xử lý
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Nguyễn Trung Đồng
Bùi Thị Mai Hoa
GIÁO TRÌNH
KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
THÁI NGUYÊN, THÁNG 11 NĂM 2006
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ thông tin đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học
công nghệ và cuộc sống thường nhật. Bên cạnh khối lượng phần mềm hệ thống và ứng
dụng đồ sộ, công nghệ phần cứng cũng phát triển vô cùng nhanh chóng. Có thể nói
các hệ thống máy tính được cái thiện trong những khoảng thời gian rất ngắn, càng
ngày càng nhanh hơn, mạnh hơn và hiện đại hơn.
Những kiến thức cơ bản về về phần cứng của các hệ thống máy tính luôn luôn là
đòi hỏi cấp thiết của những người chọn công nghệ thông tin làm định hướng cho nghề
nghiệp và sự nghiệp khoa học trong tương lai.
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý này được viết trên cơ sở những bài giảng theo sát đề
cương môn học đã được thực hiện tại Khoa Công nghệ thông tin trực thuộc Trường
đại học Thái Nguyên từ khi thành lập đến nay, và luôn luôn được sửa chữa bổ sung để
đáp ứng nhu cầu kiến thức của sinh viên học tập tại Khoa.
Giáo trình được chia thành 5 chương:
Chương I giới thiệu những kiến thức tổng quan được sử dụng trong kỹ thuật Vi xử
lý các hệ đếm cách thức biểu diễn thông tin trong các hệ Vi xử lý và máy tính, cũng
như nhìn nhận qua về lịch sử phát triển của các trung tâm Vi xử lý.
Chương II giới thiệu cấu trúc và hoạt động của các đơn vị xử lý trung tâm từ
µP8085 đến các cấu trúc của Vi xứ lý họ 80x86, các cấu trúc RISC và CISC. Do
những ứng dụng thực tế rộng lớn trong đời sống, trong chương II có giới thiệu thêm
cấu trúc và chức năng của chip Vi xử lý chuyên dụng µC8051.
Chương III cung cấp những kiến thức về tổ chức bộ nhớ cho một hệ Vi xứ lý kỹ
thuật và các bước xây dựng vi nhớ ROM, RAM cho hệ Vi xử lý.
Chương IV đi sâu khảo sát một số mạch chức năng khả lập trình như mạch điều
khiển vào/ra dữ liệu song song, mạch điều khiển vào/ra dữ liệu nối tiếp, mạch định
thời và mạch điều khiển ngắt.
Chương V giới thiệu các cấu trúc và cách xây dựng phối ghép một số thiết bị
vào/ra cơ bản cho một hệ Vi xử lý như bàn phím Hexa, hệ thống chỉ thị 7 thanh, bàn
phím máy tính và màn hình.
Cuốn giáo trình chắc chắn có nhiều thiếu sót, rất mong được sự góp ý của các độc
giả. Mọi ý kiến đóng góp xin gia theo địa chỉ.
Bộ môn kỹ thuật máy tính Khoa Công nghệ Thông tin
Đại học Thái Nguyên
Thái Nguyên
Hoặc theo địa chỉ Email dongnt@hn.vnn.vn
Nhóm biên soạn
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 2
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ VI XỬ LÝ
I.1. Các hệ đếm
Hệ đếm thông dụng nhất trong đời sống là hệ đếm cơ số 10 (thập phân - Decimal),
sử dụng 10 ký tự số từ 0 đến 9. Ngoài ra, trong sản xuất, kinh doanh còn có khi sử
dựng hệ đếm cơ số 12 (tá - dozen).
Trong các hệ thống máy tính, để xử lý, tính toán, ta sử dụng hệ đếm cơ số 2 (nhị
phân - Binary), hệ cơ số 8 (bát phân - Octal), hệ cơ số 16 (Hexa). Tuy nhiên, việc nhập
dữ liệu hay đưa kết quả xử lý ta lại dùng hệ đếm cơ số 10.
Một số N trong một hệ đếm bất kỳ có n +1 chữ số, trong đó gồm n chữ số thuộc
phần nguyên và l chữ số thuộc phần thập phân, được triển khai theo công thức tổng
quát:
R là cơ số của hệ đếm
ak là trọng của chữ số ở vị trí thứ k (O < ak < R)
{ak}R = {0, 1, 2, 3,..., R - 1}
l, n là số nguyên
N = anan-1…a1a0,a-1a-2…a-1
Theo công thức trên, các số được biểu diễn trong các hệ đếm khác nhau sẽ như
sau:
I.1.1. Hệ đếm thập phân (R = 10 - Decimal)
{ak}D = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
123,45D = 1 x 102 + 2 x 101 + 3 x 100 + 4 x 10-1 + 5 x 10-2
I.1.2. Hệ đếm nhị phân (R = 2 - Binary)
{ak}B = {0, 1}
11011.01B = 1 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20 + 0 x 2-1 + 1 x 2-2 =
= 16 + 8 + 0 + 2 + 1 + 0 + 0,25 = 27,25D
I.1.3. Hệ đếm bát phân (R = 8 - Octal)
{ak}O = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
653,12O = 6 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 + 1 x 8-1 + 2 x 8-2 =
= 384 + 40 + 3 + 0, 125 + 0,03125 = 427,1562D
Lưu ý: Các chữ số trong hệ này có thể biểu diễn nhờ 3 ký tự số ("0" và "1")
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 3
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý
trong hệ đếm nhị phân theo bảng sau:
Oct Binar Oct Binar Oct Binar Oct Binar
al y al y al y al y
0
O 000B 2O 010B 4O 100B 6O 110B
1
O 001B 3
O 011B 5
O 101B 7
O 111B
I.1.4. Hệ đếm 16 (R = 16 - Hexa)
{ak}H = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F}
3A7,C H = 3 x 162 + 10 x 161 + 7 x 160 + 12 x 16-1=
= 768 + 160 + 7 + 0,75 = 935,75D
Lưu ý: Một giá trị ký tự số Hexa có thể biểu diễn thông qua 4 ký tự số ở hệ nhị
phân theo bảng sau:
Hex Binarr Hex Binarr Hex Binarr Hex Binarr
a y a y a y a y
0
H 0000B 4H 0100B 8H 1000B CH 1100B
1
H 0001B 5
H 0101B 9
H 1001B D
H 1101B
2
H 0010B 6
H 0110B A
H 1010B E
H 1110B
3
H 0011B 7
H 0111B B
H 1011B F
H 1111B
Nhận xét:
1. Trong các hệ đếm vừa được nêu, hệ đếm cơ số 2 có rất nhiều ưu điểm khi xử lý
trong máy tính. Thứ nhất, việc mô phỏng giá trị của một ký tự số là rất đơn giản: chỉ
cần một phần tử có hai trạng thái khác biệt. Sử dụng bản chất vật lý của vật mang
thông tin để biểu diễn hai trạng thái này rất dễ thực hiện. Trên dây dẫn điện là các
trường hợp có dòng điện (tương ứng với trọng số là 1) hoặc không có dòng điện
(tương ứng với trọng số là 0).
2. Việc chuyển đổi giữa hai giá trị 0 hoặc 1 có thể thực hiện thông qua một công
tắc, trong thực tế là các phần tử logic điện tử thực hiện các chức năng của khoá điện
tử: đóng (dòng điện đi qua được) hoặc mở (dòng điện không đi qua).
I.2. Chuyển đổi lẫn nhau giữa các hệ đếm
I.2.1. Hệ nhị phân và hệ thập phân
a) Từ nhị phân sang thập phân. Sử dụng biểu thức triển khai tổng quát đã nêu, cộng
tất cả các số hạng theo giá trị số thập phân, tổng số là dạng thập phân của số nhị
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 4
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý
phân đã cho.
Ví dụ. 11011.11B= 1 x 24 + 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 + 1 x 2-1 + 1 x 2-2
= 16 + 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 + 0.25 = 27.75D
b) Từ thập phân sang nhị phân:
Phần nguyên: Ta có đẳng thức sau (vế trái là số thập phân, vế phải là biểu diễn nhị
phân của số đó):
SD = kn2n + kn-12n-l + kn-22n-2 +... k121 + k020 + =
= 2(kn2n-l + kn-l2n-2 + kn-22n-3 +... + k1) + k0
Vì Ki = {0, 1}, đồng phân với số 0, 1 trong số thập phân, nên ta có thể viết:
SD-K0
2 =kn2n-1 + kn-12n-2 + kn-22n-3 + … + k1 = 2(kn2n-2 + kn-12n-3 + … + k2) + k1
Thấy rằng: Ký tự đầu tiên của số nhị phân là k0, đúng với số dư khi chia SD cho 2,
ký tự tiếp theo, k1 chính là số dư khi chia thương cho 2, v. v... nên ta có thể tìm tất cả
các ký tự khác như sau:
Ví dụ: Đổi số l73D ra số nhị phân
Vậy 173D = 10101101B
Phần phân số: Đẳng thức quan hệ giữa số thập phân và số nhị phân (phần phân số)
(vế trái là số thập phân, vế phải là số nhị phân) như sau:
SD = k-12-1 + k-22-2 + k-32-3 + … k-m+12-m+1 + k-m2-m
2SD = k-1 + (k-22-1 + k-32-2 + … k-m+12-m+2 + k-m2-m+1)
Thấy rằng k-1 trở thành phần nguyên của vế phải, vậy:
2SD – k-1 = (k-22-1 + k-32-2 + … k-m+12-m+2 + k-m2-m+1)
2(2SD - k-1) = k-2 + (k-32-1 + … k-m+12-m+3 + k-m2-m+2)
k-2 là phần nguyên tiếp theo của vế phải có thể bằng “0” hoặc bằng “1”. Tiếp tục
tương tự, thu được các ký tự số của các phần tử còn lại.
Ví dụ: Chuyển đổi số 0.8128 thành số nhị phân
Thực hiện phép nhân liên tiếp với 2, phần nguyên của tích bao giờ cũng là các giá
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 5
Giáo trình Kỹ thuật Vi xử lý
trị hoặc bằng "0" hoặc bằng "1", thu được kết quả sau:
0.81281 x 2 = 1.6256 = 1 + 0.6256
0.6256 x 2 = 1.2512 = 1 + 0.2512
0.25121 x 2 = 0.5024 = 1 + 0.5024
0.50241 x 2 = 1.0048 = 1 + 0.0048
0.0048 x 2 Quá nhỏ có thể bỏ qua
Lưu ý: Quá trình biến đổi này kết thúc khi phần phân số của tích số bằng 0, tuy
nhiên, nếu quá kéo dài, tuỳ theo yêu cầu của độ chính xác dữ liệu khi tính toán và xử
lý, có thể bỏ qua.
I.2.2. Hệ nhị phân và hệ Hexa
Chuyển đổi một dữ liệu nhị phân sang hệ Hexa rất đơn giản, nếu chú ý rằng ta có
24 = 16, có nghĩa là một số Hexa tương ứng với một nhóm 4 số của số nhị phân (từ 0
đến F). Vì vậy, khi chuyển đổi, chỉ cần thay nhóm 4 chữ số của số nhị phân bằng một
chữ số tương ứng của hệ Hexa như sau.
Tổ hợp
nhị phân
Ký tự
số
Hex
Tổ hợp
nhị phân
Ký tự
số
Hex
Tổ hợp nhị
phân
Ký
tự số
Hex
Tổ hợp nhị
phân
Ký
tự số
Hex
a a a a
0 0 0 0 0 0 1 0 0 4 1 0 0 0 8 11 0 0 C
0 0 0 1 1 0 1 0 1 5 1 0 0 1 9 11 0 1 D
0 0 1 0 2 0 11 0 6 1 0 1 0 A 11 1 0 E
0 0 11 3 0 11 1 7 1 0 11 B 11 11 F
Ví dụ:
Lưu ý: Phần nguyên được nhóm tính từ vị trí của chữ số có trọng nhỏ nhất, phần
phân số được nhóm tính từ vị trí của chữ số có trọng lớn nhất.
Từ cách chuyển đổi trên, dễ dàng nhận ra phép chuyển đổi ngược từ một số hệ
Hexa sang số hệ nhị phân bằng cách thay một chữ số trong hệ Hexa bằng một nhóm 4
chữ số trong hệ nhị phân.
Ví dụ: F5E7.8CH = 1111 01011110 0111.1000.1100B
Bộ môn Kỹ thuật máy tính 6
có thể bạn quan tâm
TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ NÊU CÁC LOẠI DỊCH VỤ VIỄ...
34
1.059
555
Kỹ thuật
34
(New)
Giới thiệu tổng quan về tổng đài SPC, tổng đài NEAX61-E và nghiên cứu...
107
2.699
564
Kỹ thuật
107
(New)
Tổng quan về CTRYT & hệ thống các PP quản lý CTR y tế và đề xuất các b...
101
760
418
Kinh tế quản lý
101
(New)
Luận văn tốt nghiệp: Tổng quan về thuế và quản lý thuế, thực trạng quả...
60
804
708
Kinh tế quản lý
60
(New)
Tiểu luận: Tổng quan về quản trị nhân sự và sự quan trọng của quản trị...
37
854
325
Kinh tế quản lý
37
(New)
Luận văn thạc sĩ: Tổng quan tình hình quản lý, sử dụng vốn ODA và Đánh...
77
870
330
Thạc sĩ cao học
77
(New)
BẢN TỔNG HỢP PHÂN LOẠI CHI ĐOÀN
3
581
295
Biểu mẫu, văn bản khác
3
(New)
Luận văn: Tổng công ty 91-thực trạng cơ cấu và một số giải pháp nhằm h...
86
833
304
Kinh tế quản lý
86
(New)
thông tin tài liệu
Tài liêu cung cấp kỹ thuật cơ bản về các loại vi xử lý và ứng dụng
Mở rộng để xem thêm
từ khóa liên quan
tài liệu mới trong mục này
tài liệu hot trong mục này
tài liệu giúp tôi
Nếu bạn không tìm thấy tài liệu mình cần có thể gửi yêu cầu ở đây để chúng tôi tìm giúp bạn!
×
