Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý: Chương 5 - Nguyễn Thị Quỳnh Hoa

Bài giảng Kỹ thuật Vi xử lý: Chương 5 Tổ chức vào ra dữ liệu, cung cấp cho người học những kiến thức như: Sơ đồ chân tín hiệu; Một số mạch phụ trợ; Nối ghép với bộ nhớ; Nối ghép với thiết bị vào ra. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 5 :

TỔ CHỨC VÀO RA DỮ LIỆU

• Sơ đồ chân tín hiệu

• Một số mạch phụ trợ

• Nối ghép với bộ nhớ

• Nối ghép với thiết bị vào ra

4.1.Sơ đồ chân tín hiệu

AD7 - AD0 [I/O] :chân dồn kênh

cho tín hiệu phần thấp của bus địa

chỉ và dữ liệu (ALE=1 chân có tín

hiê ̣u địa chỉ)

A15-A8 [O]: Là các bit phàn cao

của bus địa chỉ

A16/S3 – A19/S6 [O] :cha n dòn

kê nh của địa chỉ phàn cao của tín

hiê ̣u trạng thái (ALE=1 cha n là tín

hiê ̣u địa chỉ)

RD[O] :Tín hiê ̣u cho phếp đọc khi RD=0 cho phếp nha ̣n dl

READY[I] :Tín hiê ̣u báo cho CPU biết tình trạng sãn sàng của các TBNV hoa ̣c của bo ̣ nhớ

INTR[I]: Tín hiê ̣u yê u càu ngát chê được.

TEST[I] :CPU sễ chờ

đến khi TEST=0 mới thực hiê ̣n lê ̣nh

tiếp thêo

NMI[I] :Tín hiê ̣u yê u càu

ngát kho ng chê được

MN/MX[I] : cha n điều khiển hoạt đo ̣ng của CPU thêo chế đo ̣ min/max

Sơ đồ chân 8088/8086

Chế độ Min/Max

• Ảnh hưởng tới các chân 24-31

• Chế độ Min:

– Các chân 24-31 là các tín hiệu đk I/O và bộ nhớ

– Các tín hiệu đk đều từ 8088/8086

• Chế độ Max:

– Một số tín hiệu đk được tạo ra từ ngoài – Một số chân có thêm chức năng mới

– Sử dụng bộ đồng xử lý toán 8087

Chế độ Min

IO/M[O]:phân biệt trạngthái CPU truy cập bộ

nhớ hay vào ra.Tác động mức thấp trong chu kỳ xuất bộ nhớ

WR[O]: tác động ở mứcthấp cho phép ghi vàobộ nhớ hoặc thiết bị

vào ra

ITNA[O]:INTA=0 báocho mạch bên ngoàibiết CPU đã chấp nhận yêu cầu ngắt

ALE[O]:ngõ ra tác động mức cao để cài tín hiệuđịa chỉ trên bus đa hệ

DT/R[O]: xác định chiều truyền dữ liệu trên bus

DEN[O]:thông báo trạngthái của CPU truyền nhậndữ liệu đa hợp

HOLD[I]:yêu cầu treo CPU để mạch ngoài thực hiện trao đổi với bộ nhớbằng cách truy nhập trựctiếp (DMA)

HLDA[O]:thông báo yêu cầu treo CPU đã được chấp nhận

Chế độ Max

RQ/GT0,RQ/GT1[O]:

Là các tín hiệu yêu cầu dùng bus của bộ vxl kháctrong hệ thống hoặc

thông báo chấp nhận treocủa CPU

LOCK[O]: tác động mứcthấp.Khi có tín hiệu nàythì không có thiết bị ngoàinào được thâm nhập vàoBus của CPU

4.2.Một số mạch phụ trợ

• Mạch điều khiển bus 8288

• Mạch tạo xung nhịp 8284

Mạch điều khiển Bus 8288

U1

8288

19 3 18

2 15 1 6

7 9 8 13 11 12 14

4 16 17 5

S0 S1 S2

CLK CEN IOB AEN

MRD MWT AMW IOR IOW AIOW INTA

DT/R DEN MC/PD ALE

CLK[I]: nhận xung nhịp từ hê

̣ thống để đồng bộ tạo ra các tín hiệu điều khiển từ 8288

AEN[I]: sử dụng để kích hoạt tín hiệu ngõ ra sau thời gian trễ 150ns

CEN[I ] :cung cấp tín hiệu DEN và các tín hiệu điều khiển của 8288

IOB[I]: chọn các chế độ bus khác IOB=1:chế độ Bus vào ra

IOB=0:chế độ Bus hệ thống

DEN[O] : cho phép Bus dữ liệu hệ thống hoạt động

MC/PD[O]: tín hiệu ngõ ra cung cấp tới bộ điều khiển ngắt

INTA[O]: thông báo

CPU chấp nhận yêu

cầu ngắt

DT/R[O]: xác định chiều

truyền dl của bộ đệm

Bus dữ liệu trong hệ

thống

Mạch tạo xung nhịp 8284

5 8 10 2 12

X1

X2

RDY 1 RDY 2 AEN1 AEN2 EFI CSY NC ASY NC F/C

RES

READY

CLK RESET PCLK OSC

hoặc RDY2

RDY1,RDY2[I]: thông báo trạng thái sẵn sàng của bộ nhớ hoặc TBNV

ASYNC[I]: chọn chế độ đồng bộ.

READY[O]: cung cấp tín hiệu READY tới CPU khi có RDY tác động

X1,X2[I]: nối với tinh thể

thạch anh,xác định tần số

xung nhịp cung cấp cho toàn hệ thống

F/C[I]: chọn nguồn tín hiệu chuẩn cho 8284

EFI[I]: lối vào cho xung từ

bộ dao động bên ngoài

Hình 5.5: Giản đồ thời gian hoạt động của 8086

4+NWAIT= TCY 4+NWAIT= TCYT1 T2 T3 Twait T4 T1 T2 T3 Twait T4 CLK

A15-0 D15-0 A15-0 DATA OUT D15-0

4.3.Nối ghép với bộ nhớ

• Khái niê ̣m bo ̣ nhớ

• Dung lượng bo ̣ nhớ

• Tỏ chức của bo ̣ nhớ

Khái quát về bộ nhớ bán dẫn

➢ Khái niê ̣m : bo ̣ nhớ là các IC nhớ được gọi là bo ̣ nhớbán dãn hay bo ̣ nhớ chính của hê ̣ thóng VXL Bo ̣ nhớbán dãn dùng để lưu giữ mã lê ̣nh và dữ liê ̣u

➢ Só lượng chip nhớ : Só lượng bit mà chíp nhớ bán dãncó thể dùng để lưu dữ liê ̣u

➢ Tỏ chức bo ̣ nhớ : Tỏ chức thêo các o nhớ trong vi mạch

_Só lượng bit trong mõi o nhớ của chip luo n bàngsó cha n dữ liê ̣u của chip nhớ đó

_Só o nhớ lại phụ thuo ̣c só cha n địa chỉ và bàng 2luỹ thừa của só chân địa chỉ

• VD1 : Mo ̣t chip nhớ có 12 cha n địa chỉ và

4 cha n dữ liê ̣u Hãy xác định:

Khái quát về bộ nhớ bán dẫn

• VD2 : Vi mạch nhớ 512 K có 8 cha n dữ liê ̣u Hãy xác định:

• (a) Tỏ chức bo ̣ nhớ

• (b) Só cha n địa chỉ

Khái quát về bộ nhớ bán dẫn

Phân loại bộ nhớ bán dẫn

35 60 60

256 4K 4K

32x8 512x8 1Kx4

16 20 18

5 5 5 UV-EPROM 2716

2716-1 2716B 2732A-45 2732A-20 27C32 2764A-25 27C64-15 27128-20 27C128-25 27256-20 27C256-20 27512-25 27C512-25 27C010-12 27C201-12 27C401-12

450 350 450 450 200 450 250 150 200 250 200 200 250 250 120 120 120

16K 16K 16K 32K 32K 32K 64K 64K 128K 128K 256K 256K 512K 512K 1M 2M 4M

2Kx8 2Kx8 2Kx8 4Kx8 4Kx8 4Kx8 8Kx8 8Kx8 16Kx8 16Kx8 32Kx8 32Kx8 64Kx8 64Kx8 128x8 256x8 512x8

24 24 24 24 24 24 28 28 28 28 28 28 28 28 32 32 32

25 25 12,5 21 21 25 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 EEPROM 28C16A-25

2864A

250 250

16K 64K

2Kx8 8Kx8

24 28

none none Flash ROM 28F256-20

28F256-15 28F010-20 28F020-15

200 150 200 150

256K 256K 1M 2M

32Kx8 32Kx8 128Kx8 256Kx8

32 32 32 32

12 12 12 12

• VD3 : Cho chip ROM 27128, dựa vào bảng 3-2, hãy tìm só cha n dữ liê ̣u và só cha n

địa chỉ

Khái quát về bộ nhớ bán dẫn

Bảng 4-3 Một số chip RAM thông dụng

Kiểu RAM Ký hiệu Tốc độ (ns) Dung lượng Tổ chức Số chân

SRAM

6116-1 6116LP-70*

6264-10 62256LP-10*

100 70 100 100

16K 16K 64K 256K

2Kx8 2Kx8 8Kx8 32Kx8

24 24 28 28

DRAM

4116-20 4116-15 4116-12 4416-12 4416-15 4164-15 41464-8 41256-15 41256-6 414256-10 511000P-8 514100-7

200 150 120 120 150 150 80 150 60 100 80 70

16K 16K 16K 64K 64K 64K 256K 256K 256K 1M 1M 4M

16Kx1 16Kx1 16Kx1 16Kx1 16Kx1 64Kx1 64Kx1 256Kx1 256Kx1 256Kx4 1Mx1 4Mx1

16 16 16 18 16 16 18 16 16 20 18 20

NV-SRAM

DS1220 DS1225 DS1230

100 150 70

16K 65K 256K

2Kx8 8Kx8 32Kx8

24 28 28 (* LP- Dùng nguồn điện áp thấp)

• VD4 : Trình bày cách tỏ chức và só cha n địa chỉ của :

a) Vi mạch DRAM 256K

b) Vi mạch DRAM 1M

Khái quát về bộ nhớ bán dẫn

Giải mã địa chỉ

• Khái niê ̣m

• Các phương pháp

Các tín hiệu của một vi mạch nhớ

• Ví dụ: Vẽ vi mạch nhớ trong bảng.

Giải mã địa chỉ cho bộ nhớ

Xây dựng mạch giải mã

bằng các mạch NAND

SRAM 32KB

NAND

A14 – A0

D7 – D0 WR

RD

A19 – A15

IO/M

CS

Xây dựng mạch giải mã bằng các mạch NAND

NAND

A15

CS A16

A17

A18

A19

IO/M

A19 IO/M

NOT

NAND AND

Xây dựng mạch giải mã bằng mạch

giải mã chuyên dụng 74LS138

• Sơ đồ khối của 74LS138

SRAM 8Kx8

A12-A0

2 3 1

4 5 6 7

A B

G

Y0 Y1 Y2 Y3

2 3 1

4 5 6 7

A B G

Y0 Y1 Y2 Y3

Bài giảng Kỹ Thuật Số

74LS139

2 3 1

4 5 6 7

A B G

Y0 Y1 Y2 Y3

2 3 1

4 5 6 7

A B G

Y0 Y1 Y2 Y3

2 3

1

4 5 6 7

A B G

Y0 Y1 Y2 Y3

2 3

1

4 5 6 7

A B

G

Y0 Y1 Y2 Y3

2 3 1

4 5 6 7

A B

G

Y0 Y1 Y2 Y3

2 3 1

4 5 6 7

A B G

Y0 Y1 Y2 Y3

Bài giảng Kỹ Thuật Số

Y0 =

A B G

Y1 =

A B G

A B G

Y3 =

Bảng hoạt động: Mạch giải mã 2 sang 4 đường IC74139

Mạch giải mã 3 sang 8 đường IC 74138

74LS138

1 2 3

6 4 5

15 14 13 12 11 10 9 7

A B C

G1 G2A G2B

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

BẢNG HOẠT ĐỘNG: Mạch giải mã 3 sang

8 đường IC 74138

BIỂU THỨC NGÕ RA: Mạch giải mã 3 sang 8

A B C G

G G

Y0 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y1 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y2 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y3 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y4 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y5 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y6 = 1. 2A. 2B .

A B C G

G G

Y7 = 1. 2A. 2B .

Dùng bộ giải mã 74xx138

Bảng sự thật mạch giải mã ROM

Select Enable Outputs

mçi ch©n kÝch ho¹t 1 khèi

D0 D7

A0 A13

Vcc

D7 D0 A0

A13

16Kx8 ROM

Vpp

A B C G2A G2B G1

74LS138

• Thêo sơ đò trê n hãy xác định vùng địa chỉ của

– Y4

– Y2

– Y7

Thiết kế mạch giải mã trong VXL

• Thêo sơ đò trê n hãy xác định vùng địa chỉ của

– Y4 – Y2 – Y7

Thực hiện lệnh trong CT

Quá trình luôn thực hiện như vậy?

Quá trình thực hiện là dừng khi

• Ngắt nguồn điện ra khỏi hệ thống

• Gặp lệnh dừng (Shutdown)

• Gặp tình huống không xử lý được

• Gặp lỗi phần cứng

• Khái niệm về ngắt : Ngắt là cơ chế cho phép CPU tạm dừng chương trình đang thực hiện chuyển sang thực hiện một chương trình

khác,gọi là chương trình con phục vụ ngắt

• Các loại ngắt :

– Ngắt do lỗi thực hiện CT

– Ngắt do lỗi phần cứng

– Ngắt do module I/O phát ra tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi dữ liệu

Hoạt động của ngắt

Xử lý tín hiệu ngắt

Cấm ngắt Cho phép ngắt Ưu tiên ngắt

Bộ VXL bỏ

qua các ngắt

tiếp theo trong

khi đang xử lý

ngắt

Bộ VXL sẽ xử

lý các ngắt tuần tự nếu cùng thứ tự ưu tiên

Các ngắt trong máy tính được định nghĩa mức

độ ưu tiên khác nhau.