Giáo trình Kiến trúc máy vi tính: Phần 1

Để có thể ứng dụng linh hoạt và có hiệu quả máy vi tính vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống, cần phải có những hiểu biết sâu sắc hơn về kiến trúc phần cứng của nó.. Trong khuôn khổ

L Ờ I N Ó I Đ Ầ U

Ngày nay máy vi tính được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của đời sống con người Để có thể ứng dụng linh hoạt và có hiệu quả máy vi tính vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống, cần phải

có những hiểu biết sâu sắc hơn về kiến trúc phần cứng của nó Những vấn đề liên quan đến kiến trúc máy tính rất rộng lớn Trong khuôn khổ giáo trình giảng dạy môn "Kiến trúc máy tính ", tài liệu này chỉ trình bày những vấn đề cơ bản về kiến trúc phần cứng và nguyên lý hoạt động của máy vi tính, đặc biệt là máy vi tính PC, dòng máy đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta hiện nay

Tài liệu này gồm hai phần :

Phần ì trình bày về kiến trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của máy tính, phần li trình bày về máy vi tính dòng PC

Phần ì gồm 5 chương :

- Chương Ì mô tả những thành phần cơ bản, phương pháp biểu diễn thông tin và nguyên lý hoạt động của máy tính số

- Chương 2 và 3 trình bày về kỹ thuật BUS chung và bộ nhớ

- Chương 4 và 5 trình bày về các phương pháp vào-ra dữ liệu và cơ chế thực hiện chương trình con

Phần l i gồm 5 chương :

- Chương Ì trình bày về kiến trúc máy vi tính PC, bộ xử lý trung tâm và các chế độ hoạt động của nó

- Chương 2 trình bày về tổ chức bộ nhớ của máy vi tính

- Chương 3 trình bày về các thiết bị điều khiển và thiết bị giao diện, cấu trúc, chức năng cũng như cơ chế làm việc của chúng trong hệ thống máy tính

- Chương 4 trình bày về nguyên lý hoạt động của hai thiết bị nhập-xuất dữ liệu cơ bản là bàn phím và màn hình

- Chương 5 được dành riêng để trình bày về thiết bị đĩa từ, nguyên

lý lưu trữ thông tin, tổ chức lưu trữ thông tin ở mức vật lý và mức logic trên đĩa từ

Tài liệu này đã được dùng để giảng dạy cho sinh viên ngành Công nghệ thông tin và các ngành có liên quan tại Trường Đại học Giao thông vận tải, Viện Đại học Mở Hà Nội, khoa Toán ứng dụng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bạn đọc và những sinh viên khác quan tăm

có thể dùng tài liệu này như một tài liệu tham khảo có ích

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Đặng Thành Phu, TS Vũ Như Lân, PGS TS Nguyễn Văn Tam, PGS TS Nguyễn Gia Hiểu - Viện Công nghệ thông tin đã đọc và đóng góp ý kiến

Dù đã cố gắng rất nhiều khi soạn thảo, nhưng chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của bạn đọc

Hà Nội, tháng 4 năm 2003

T Á C G I Ả

là m ộ t chuỗi c á c chỉ thị được đặt trong bộ nhớ Chỉ thị và các dữ l i ệ u k h á c trong m á y tính đ ề u được thể h i ệ n d ư ớ i dạng các con số

Máy tính số gồm các khối chức năng chính như sau (h.l) :

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

• Đơn vị xử lý trung tâm CPU (Central Processing U n i t )

Đơn vị xử lý trung tâm g ồ m 2 phần c h í n h : đơn vị đ i ể u k h i ể n c u (Control Unit) và đơn vị số h ọ c - l o g i c A L U ( A r i t h m e t i c - L o g i c U n i t ) Đ ơ n vị xử lý

T h i ế t bị đ ầ u ra h i ể n thị cá c t h ô n g t i n đư a ra từ m á y tính , ở dạng con ngư ờ i

có thể hiểu được T h i ế t bị đầu ra c ó thể là m à n hình h i ể n thị, m á y i n , thiết bị

âm thanh v.v

Các thiết bị đầu vào/đầu ra (được g ọ i chung là c á c thiết bị ngoại vi) không được kết n ố i trực tiếp với đơn vị xử lý trung tâm CPU m à phải qua thiết bị giao d i ệ n Sự có mặt của thiết bị giao d i ệ n là do c ó sự k h á c b i ệ t r ấ t lớn về dạng thức truyền t ả i và tốc đ ộ xử lý t h ô n g tin giữa đơn vị xử lý trung tâm và các thiết bị ngoại v i Bên trong m á y tính con số được sử dụng làm phương tiện

t r u y ề n t ả i thôn g t i n , t h ế g i ớ i bê n n g o à i m á y tín h t h ô n g ti n được t r u y ề n t ả i dư ớ i

dạng ký tự, ánh sáng, â m thanh v.v Đơn vị xử lý trung tâm CPU xử lý thông tin với tốc độ r ấ t cao, các thiết bị bên ngoài m á y tính xử lý t h ô n g tin với tốc

độ chậm hơn nhiều Do vậy thiết bị giao d i ệ n thực h i ệ n chức n ă n g g h é p n ố i để thực hiện được việc trao đ ổ i thông tin giữa đơn vị xử lý trung t â m và c á c thiết

Phần Ị C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

2 H Ệ Đ Ế M N H Ị P H Ả N V À P H Ư Ơ N G P H Á P B I Ể U D I Ê N

T H Ô N G T I N T R O N G M Á Y T Í N H s ố

Trong quá trình phát triển, loài người có nhu cầu đếm các vật Hai bàn tay

là m ộ t c ô n g cụ tự n h i ê n được sử dụng cho việc đ ế m H ệ đ ế m thập phân (hệ

cơ số 10) là k ế t quả tự n h i ê n của h ệ thống đ ế m n à y

H ệ đ ế m nhị p h â n là h ệ đ ế m được dùng trong m á y tính số Đ i ề u n à y xuất phát từ k h ả n ă n g c ô n g nghệ c h ế tạo các thiết bị lưu trữ t h ô n g t i n và xử lý

t h ô n g tin dạng nhị p h â n (các bộ g i ả i m ã , các bộ đ ế m , thiết bị thực h i ệ n các

p h é p tính số học và logic v.v.)

H ệ đ ế m nhị phân được d ù n g để mang t ả i và thể h i ệ n t h ô n g t i n H ệ đ ế m

nhị p h â n được xây dựng trên cơ sở các chữ số nhị phân " 0 " và " Ì "

2.1 Các số nhị phân

M á y tính số được xây dựng trên cơ sở các mạch đ i ệ n Hai trạng thái của

mạch đ i ệ n được d ù n g đ ể thể h i ệ n các con số nhị phân Ì và 0 là :

mang t h ô n g tin) trong m á y tính M ỗ i bít chỉ mang được một t h ô n g t i n

V í dụ : con số " Ì " m ô tả mạch đ i ệ n được đ ó n g , đèn s á n g , trạng thái "cho

p h é p " v.v Con số " 0 " m ô tả mạch điện hở , đèn tắt, trạng thái " c ấ m " v.v 2.3 Biểu diễn dữ liệu số trong máy tính

2.3.1 Hệ thống số, cơ số và trọng số

Đ ể biểu d i ễ n số lượng bằng con số thì có thể d ù n g các h ệ đ ế m k h á c nhau

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

T h ô n g thường ta sử dụng c ác k ý h i ệ u (chữ số) 0 Ì 2 3 4 5 6 7 8 9 đ ể ghi

l ạ i các số lượng đ ế m được M u ố n ghi l ạ i các trị l ớ n hơn phải sử dụng ký pháp

vị trí Trong ký p h á p n à y vị trí của m ỗ i chữ số x á c định giá trị của nó trong con số

K ý p h á p vị trí tổng quát của m ộ t số là :

an _ j an - 2- a i a0 \>ị\> 2 * m -ib m = an _ ! * En _ 1 + an _ 2 * En"2 + +

+ + a ^ E1 + a0* E ° + b ^ E- 1 + b2* E ~2 + + bm_ j * E ~( m _ 1 ) + bm* E_ m trong đ ó E là cơ số

En 1 , E 2 , E1 , E ° , E 1, E 2 , E ( m l \ E m là c á c trọng số

an - Ì ' an - 2' ••'a i ' a0 'b i ' b2 ' ••' bm - i 'bm làc c sà n ằ m à vị trí tương ứng với trọng số

M ộ t byte là tổ hợp của 8 bít, vị trí m ỗ i bít tương ứng v ớ i trọng số của bít

đ ó M ộ t byte d ữ l i ệ u c ó thể mang t ả i Ì trong 256 t h ô n g t i n k h á c nhau, v ớ i những t h ể h i ệ n n h ư :

Phần ì C ơ SỞ KIÊN TRÚC MÁY TÍNH

2.3.3 Chuyển đổi hệ cơ số lo sang hệ cơ số 2

Quy tắc chuyển đổi :

Để chuyển một số ở hệ cơ số 10 sang hệ cơ số 2 trước hết cần tách số đó

làm hai phần, phần n g u y ê n và phần sau dấu thập p h â n , và thực h i ệ n chuyển

đ ổ i từng phần theo hai c á c h k h á c nhau, sau đ ó cộng hai con số k ế t quả tạm đó

l ạ i thành con số nhị phân k ế t quả của chuyển đ ổ i

Quy tắc chuyển đổi phẩn nguyên :

Lấy số phần nguyên chia cho 2, được phần thương số và phần dư Phần dư

được dùng làm k ế t quả chuyển đ ổ i , phần thương số được d ù n g để tiếp tục chia

2 Quá trình này được thực h i ệ n cho đ ế n k h i thương số bằng 0 thì dừng Quy tắc chuyển đổi phần sau dấu thập phân :

Thực hiện nhân đôi phần sau dấu thập phân, ở tích số nếu có số Ì xuất

hiện ở bên trái dấu thập phân thì t h ê m Ì vào bên phải của số nhị phân, nếu có

số 0 xuất hiện ở bên trái dấu thập phân thì t h ê m 0 vào bên phải của số nhị phân Quá trình này được lặp l ạ i cho đ ế n k h i tích số thập phân là Ì thì dừng

Ví dụ : chuyển đổi con số 19.62510 ở hệ cơ số 10 sang hệ cơ số 2

Con số này được tách ra làm hai phần Phần nguyên là 19, phần sau dấu

2.3.4 Biểu diễn số âm trong máy tính số bằng số bù 2

Số â m trong h ệ cơ số 10 được biểu d i ễ n bằng c á c h thêm m ộ t ký hiệu " - " vào trước số đ ó , ví dụ : â m 88 là - 8 8

Trong m á y tính c ác con số được biểu d i ễ n b ở i các chữ số nhị phân, ví dụ

11111102 là một con số nhị phân 7 bít Con số nhị phân 7 bít b i ể u d i ễ n được

cá c giá trị trong khoảng 0000000 đ ế n 1111111 Đ ể biểu d i ễ n được c á c giá trị trong khoảng từ 0000000 đ ế n - l i 11111 cần t h ê m bít thứ t á m , g ọ i là bít dấu Bít dấu nằm ở vị trí bít cao nhất trong số nhị phân Theo quy ước chung số dượng có bít dấu là 0, số â m có bít dấu là 1 Ví dụ - 1 2 61 0 k h i biểu d i ễ n ở h ệ

cơ số 2 là 111111102

T r ê n thực t ế c ò n m ộ t c á c h biểu d i ễ n số â m k h á c nữa, đó là c á c h b i ể u d i ễ n bằng số bù K ỹ thuật b i ể u d i ễ n số â m bằng số bù có thể được d ù n g cho cả hai

h ệ thống cơ số 10 và cơ số 2 V ớ i c á c h biểu d i ễ n số â m bằng số bù, m á y tính

có thể thực h i ệ n cả hai p h é p tính cộng và trừ chỉ bằng một p h é p tính cộng

• Ở hộ cơ số 10 m ộ t số âm có thể biểu d i ễ n qua số bù LO Số bù 10 của một

số được tạo ra bằng c á c h l ấ y 9 trừ m ỗ i chữ số và cộng Ì vào chữ số có ý nghĩa thấp nhất của số vừa được tạo ra, ví dụ số bù 10 của 88 là 12

Đ ể thực h i ệ n p h é p trừ m ộ t số dương (số bị trừ) cho một số d ư ơ n g (số trừ),

n g ư ờ i ta thực h i ệ n p h é p cộng số bị trừ v ớ i số bù 10 của số trừ N ế u có nhớ ở chữ số cao nhất thì chữ số đó bị bỏ đi và k ế t quả là dương N ế u k h ô n g nhớ thì

k ế t qu ả là â m , đ ể nhận được k ế t quả thật cần l ấ y bù 10 của số đ ó và t h ê m d ấ u

" - " vào đằng trước

một số nhị phân được tạo ra bằng c á c h l ấ y Ì trừ m ỗ i chữ số và cộng Ì vào chữ

số có ý nghĩa thấp nhất của số vừa được tạo ra P h ư ơ n g p h á p tạo số bù 2 của một số trên thực t ế được thực h i ệ n bằng c á c h đ ổ i số 0 t h à n h số Ì , đ ổ i số Ì thành số 0 và cộng Ì vào chữ số có ý nghĩa thấp nhất của số vừa được tạo ra

V í dụ số bù 2 cua 11000 là 01000

V ớ i h ệ thống bù 2 các p h é p tính cộng và trừ hai số nhị phân được thực

h i ệ n qua chỉ một phép tính cộng Trong h ệ thống bù 2 k h i thực h i ệ n cộng hai

K ế t qu ả th ậ t l à + 1 1 0 1

- 1000 11000

- 0 0 1 1 11101

K ế t qu ả là số â m d ạ n g b ù 2

K ế t quả thật l à - 0 0 1 1

- n o i 110011

L - Bít nhớ được bỏ,

K ế t qu ả là số â m dạng bù 2

K ế t qu ả thật là - H O I 2.3.5 Hệ dấu chấm động

Trong các hệ đ ế m , đ ể m ô tả các giá trị c ó phần nhỏ hơn Ì n g ư ờ i ta dùng

một dấu đ ể phân c á c h hai phần n g u y ê n và phần phân số Trong khoa học

thường phải tính toán với số cực lớn hoặc cực nhỏ, trong trường hợp này các

nhà khoa học thường sử dụng ký p h á p dấu chấm động (số dấu chấm đ ộ n g ) :

m

Quá trình biến đổi này gọi là quá trình tỷ lệ hoa (scaling)

Quá trình tỷ lệ hóa được tiến hành tự động trong máy tính nhờ phần cứng

hoặc bằng phần m ề m

T r o n g m á y t í n h số, đ ể b i ể u d i ễ n cá c giá trị cực lớ n hoặc cực nh ỏ n g ư ờ i ta cũng d ù n g c á c h b i ể u d i ễ n theo d ấ u ch ấ m đ ộng Gi á trị d ấ u ch ấ m đ ộn g được

b i ể u d i ễ n ở dạng m ã nhị p h â n v ớ i cơ số 2 và theo tiêu chuẩn IEEE754 Có hai dạng số d ấ u c h ấ m động : dạng đơn giản và dạng độ c h í n h xác gấp đôi

Dạng đơn giản

Số dấu chấm động được lưu trữ dưới dạng dữ liệu 32 bít:

Thứ tự bít 31 30 23 22 0

Đ ộ dài Ì bít 8bit 23 bít

Dữ liệu này biểu diễn giá trị: V = (-l)s * 2E ~ 127 * l.F

V : giá trị của số dấu chấm động

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

- V ù n g số â m : - 3 4 * l o3 8 < V < - 3 4 * 10 3 8

- V ù n g số dương : + 3 4 * 1 0 "3 8 < V < + 3 4 * 1 03 8

và giá trị 0

Các k ế t quả xuất h i ệ n nằm n g o à i hai vùng n à y k h i thực h i ệ n các p h é p tính

số học với số dấu chấm động sẽ được xử lý và b i ể u d i ễ n theo m ộ t c á c h khác :

- Giá trị v ớ i số m ũ dương vượt quá giá trị số m ũ cực đ ạ i cho phép

sẽ được coi là +00 hoặc -00

- Giá trị v ớ i số m ũ â m vượt quá giá trị số m ũ cực đ ạ i cho phép sẽ được coi là giá trị 0

CU

RD

4 >

WR CPU

Đ ơ n vị x ử lý trung t â m của m á y tính này h i ể u và thực h i ệ n được c á c lệnh

c ó k h u ô n dạng sau :

M ã lệnh Phần địa chỉ

L ệ n h bao g ồ m hai phần : m ã lệnh và phần địa chỉ

M ã lệnh là m ộ t số nhị phân (Ví dụ : đ ộ dài 4 bít) M ã lệnh mang thông tin về những việc hoặc những thao tác m à Đơn vị x ử lý trung t â m cần phải thực h i ệ n Phần địa chỉ của l ệ n h là m ộ t con số nhị p h â n ( V í dụ c ó đ ộ dài 4 bít) xác

định địa chỉ của ô nhớ chứa toán hạng (dữ l i ệ u ) , trong đ ó toán hạng là đ ố i tượng tác động của l ệ n h

3.2 Đơn vị xử lý trung tâm CPU

Đ ơ n vị x ử lý trung t â m của m á y tính đơn giản có k h ả n ă n g thực h i ệ n ghi hoặc đọc bộ nhớ CÓ JLỐ ộ nhớ, m ỗ i ô nhớ chứa được một d ữ l i ệ u l o ạ i 4 bít

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

Đ ơ n vị xử lý trung tâm g ồ m c á c đơn vị cơ bản I R , c u , PC, M A R , M B R ,

A L U và các thanh ghi ACC, T M P , FLAGS

• Thanh ghi lệnh IR (Instruction register)

Thanh ghi lệnh IR thực h i ệ n chức n ă n g chứa l ệ n h CPU đ a n g thực hiện

Trong trường hợp của m á y tính đơn giản n ố i t r ê n thì IR là thanh ghi 8 bít, 4

bít đầu chứa mã lệnh, 4 bít sau chứa phần địa chỉ

• Đ ơ n vị đ i ề u k h i ể n c u (Control U n i t )

ĐơĩLỵịjđiầU khiển c u có chức năng giải m ã l ê n h và từ đ ó tạo ra các tín hiệu

đ i ề u k h i ể n hoạt động của các đơn vị chức n ă n g k h á c ở b ê n trong và bên ngoài đơn vị xử lý trung tâm CPU, nhằm thực thi được lệnh hiện hành c u điều khiển thực hiện các v i thao tác thực h i ệ n lệnh theo nhịp của xung đồng hồ Clock

• Bộ đ ế m chương trình PC (Program Counter)

Bộ đ ế m chương trình PC c ó chức n ă n g tuần tự tạo ra địa chỉ ô nhớ mà

CPU cần truy nhập PC thực h i ệ n vai trò một con trỏ, trỏ đ ế n ô nhớ mà CPU cần truy nhập (vai trò con trỏ lệnh)

Giá trị của PC tăng tuần tự k h i nhập lệnh, tạo ra địa chỉ các ô nhớ chứa lệnh CPU cần nhập

K h i nhập xong một lệnh thì giá trị của PC tự động tăng lên và trỏ đến ô nhớ chứa lệnh tiếp theo, chuẩn bị cho CPU nhập lệnh m ớ i

K h i CPU thực hiện các lệnh rẽ n h á n h thì giá trị của PC thay đ ổ i đột biến Trong trường hợp của m á y tín h đơ n giả n nó i trê n th ì PC là b ộ đ ế m chươn g trình loại 4 bít, có khả năng quản lý và cho phép truy nhập bộ nhớ có 16 ô nhớ

• Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ M A R (Memory Address Register)

Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ M A R thực hiện chức n ă n g chứa địa chỉ của ô

nhớ hiện thời CPU đ a n g truy nhập

• Thanh ghi M B R (Memory Buffer Register)

Thanh ghi M B R là thanh ghi đ ệ m , chứa dữ l i ệ u CPU đọc từ bộ nhớ hoặc

ghi ra bộ nhớ

• Đơn vị số học - logic A L U (Arithmetic - Logic U n i t ) : A L U thực hiện các phép tính số học, logic và các p h é p xử lý dữ l i ệ u k h á c Trong trường hợp

của m á y tính đơn giản nói trên thì A L U thực h i ệ n các p h é p tính v ớ i các toán

hạng loại 4 bít nằm ở hai thanh ghi A C C và T M P

• Thanh chứa ACC (Accumulator)

Thanh chứa ACC chứa một toán hạng của phép tính hoặc kết quả của phép tính

Phần ì C ơ SỞ KIÊN TRÚC MÁY TÍNH

• Thanh ghi t ạ m T M P (Temporary)

Thanh ghi T M P chứa t o á n hạng t h ứ hai của p h é p tính Trong trường hợp của m á y tính đơn g i ả n , thanh ghi T M P đ ạ i d i ệ n cho n h ó m thanh ghi ẩn, l o ạ i thanh g h i k h ô n g chịu tác động tường minh của lệnh

• Thanh ghi cờ F L A G S

Thanh ghi cờ F L A G S chứa c á c t h ô n g t i n về trạng thái của k ế t quả p h é p tính sau k h i thực h i ệ n lệnh Thanh ghi cờ tạo ra m ố i quan h ệ logic giữa các

l ệ n h được thực h i ệ n trong c h ư ơ n g trình

Trong trường hợp của m á y tính đơn giản nói trên thanh ghi cờ là l o ạ i 3 bít

Cờ z - Zero : nếu k ế t quả p h é p tính là 0 thì z = Ì

Cờ s - Sign : nếu k ế t quả p h é p tính là â m thì s = Ì

- C U đưa địa chỉ của ồ nhớ cần ghi qua M A R ra BUS địa chỉ

- C U đưa dữ l i ệ u qua M B R ra BUS dữ l i ệ u

- CU đưa ra tín h i ệ u đ i ề u k h i ể n ghi W R , dữ l i ệ u từ đơn vị xử lý

trung tâm được ghi vào bộ nhớ 3.4 H o ạ t đ ộ n g c ủ a m á y t í n h đ ơ n g i ả n

3.4.1 Hoạt động của máy tính

Chức n ă n g cơ bản của m á y tính là thực h i ệ n chương trình Chương trình là

m ộ t tập hợp các l ệ n h chứa trong bộ nhớ Đơn vị xử lý trung tâm CPU thực

h i ệ n c h ư ơ n g trình bằng c á c h tuần tự thực thi các lệnh trong c h ư ơ n g trình này

n h i ề u chu k ỳ nhịp đồng h ồ của CPU

M ỗ i một lệnh được thực h i ệ n theo nhiều giai đ o ạ n , phụ thuộc loại lệnh Nói chung việc thực h i ệ n m ó t lệnh thường t r ả i quạ n ă m giai đ o ạ n : nhận lệnh,

g i ả i mã lệnh, tạo địa chỉ toán hạng, nhập toán hạng, thực thi lệnh

3.4.2 Tập lệnh của máy tính đơn giản

Đơn vị xử lý trung tâm của một m á y tính có k h ả n ă n g thực thi được một tập hữu hạn c á c l ệ n h , các lệnh này thường được4>Ịiân theo c á c n h ó m như :

n h ó m lệnh chuyển dữ l i ệ u , n h ó m lệnh số h ọ c - l o g i c , n h ó m l ệ n h đ i ề u k h i ể n rẽ

n h á n h , n h ó m lện h thao tá c bít , n h ó m lện h v à o - r a d ữ l i ệ u v.v Gi à định tập lệnh của m á y tính đơn giản đ a n g được khảo sát g ồ m 11 lệnh, m ỗ i một lênh có

độ dài 8 bít : 4 bít đầu là m ã lệnh, 4 bít sau là phần địa chỉ nơi chứa toán

hạng L ệ n h được biểu d i ễ n d ư ớ i dạng m ã nhị p h â n Đ ể thuận l ợ i hơn cho việc lập trình, n g ư ờ i ta thường m ô tả lệnh d ư ớ i dạng m ã ngữ (mnemonic) như sau :

trong đ ó : A C C k ý h i ệ u n ộ i dung thanh ghi

x x x x là con số 4 bít x á c định địa chỉ của ô nhớ chứa toán hạng ( Mx x x x) là n ộ i dung của ô nhớ c ó địa chỉ xxxx

(IR3_0) là nội dung từ bít 3 đến bít 0 của thanh ghi IR (chứa phần

địa chỉ)

3.4.3 Quá trình thực hiện lệnh

Ta khảo sát hoạt động của m á y tính đơn giản k h i thực hiện m ộ t lệnh của

m ộ t c h ư ơ n g trình G i ả sử m á y tính đ a n g thực h i ệ n chương trình T ạ i thời đ i ể m

khảo sát, n ộ i dung của PC là 0100, ô nhớ c ó địa chỉ 0100 đ a n g chứa lệnh A D D

1000, thanh g h i A C C đ a n g chứa giá trị 0101 và ô nhớ c ó địa chỉ 1000 đ a n g chứa giá trị 0111 L ệ n h A D D 1000 sẽ thực h i ệ n p h é p cộng giá trị đ a n g c ó

trong A C C v ớ i n ộ i dung của ô nhớ c ó địa chỉ 1000 Đ ơ n vị x ử lý trung tâm bắt

K h i g i ả i m ã l ệ n h , c u biết là cần thực h i ệ n các thao tác sau :

- đọc và nhập toán hạng thứ 2 của p h é p cộng từ ô nhớ có địa chỉ

hợp của c ác đường d â y t r u y ề n tín h i ệ u đ i ệ n , m ỗ i m ộ t đường d â y truyền được

m ộ t bít t h ô n g tin t ạ i m ó t t h ờ i đ i ể m Đặc đ i ể m cơ bản của hệ thống BUS m á y tính ở chỗ n ó là m ộ t m ô i trường truyền t h ô n g t i n chung giữa c á c thiết bị Các

t h i ế t bị được k ế t n ố i lê n BUS, tín hiệ u được phá t ra b ở i mộ t t h i ế t bị c ó th ể được nhận b ở i c ác thiết bị k h á c đ a n g được k ế t n ố i (về mặt điện) lên BUS

H ệ thống BUS của m á y v i tính g ồ m 3 l o ạ i BUS, m ỗ i l o ạ i BUS truyền m ộ t

l o ạ i t h ô n g t i n :

+ BUS địa chỉ

BUS địa chỉ là bus được d ù n g đ ể truyền địa chỉ của ô nhớ hoặc thiết bị m à

CPU lựa chọn và m u ố n truy nhập Đ ể lựa chọn ô nhớ hoặc thiết bị, CPU sẽ

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

phát ra địa chỉ tương ứng Địa chỉ n à y được t r u y ề n trên BUS địa chỉ đến đươc

nơi CPU cần truy nhập BUS địa chỉ là loại BUS một chiều Đ ộ rộng của BUS địa chỉ (số lượng đường dây truyền tín hiệu địa chỉ) x á c định kích thước vật lý

t ố i đa có thể của bộ nhớ trong m á y tính Các bít địa chỉ cao được dùng để

chọn các modul được k ế t n ố i lên hệ thống BUS Các bít địa chỉ thấp đươc

d ù n g để chọn các ô nhớ hoặc vị trí cổng vào ra trong modul

+ BUS điểu khiển

BUS điều khiển là tập hợp của các đường dây, mỗi một đường dây truyền

một tín hiệu điều k h i ể n Các tín h i ệ u điểu k h i ể n do CPU hoặc c á c thiết bị phát

ra để điều k h i ể n các quá trình trao đ ổ i dữ l i ệ u trong m á y tính BUS điều khiển

là loại BUS hai chiều BUS đ i ề u k h i ể n thường g ồ m c á c đường truyền các tín

hiệu điều k h i ể n sau :

- Tín hiệu đọc bộ nhớ : tín hiệu này làm cho dữ liệu từ bộ nhớ (từ ô nhớ

có địa chỉ xác định) được đưa lên BUS d ữ l i ệ u

- Tín hiệu ghi bộ nhớ : tín hiệu này làm cho dữ liệu trên BUS dữ liệu được

ghi vào bộ nhớ (vào ô nhớ có địa chỉ xác định)

- Tín hiệu đọc cổng vào/ra : tín hiệu này làm cho dữ liệu từ cổng vào/ra

có địa chỉ xác định được đưa lên BUS d ữ l i ệ u

- Tín hiệu ghi cổng vào/ra : tín hiệu này làm cho dữ liệu trên BUS dữ liệu

được ghi vào cổng vào/ra có địa chỉ xác định

- Tín hiệu yêu cầu ngắt: tín hiệu này báo có yêu cầu ngắt đang chờ

- Tín hiệu trả lời ngắt: tín hiệu này trả lời rằng yêu cầu ngắt đã được ghi nhận

- Tín hiệu yêu cầu BUS : tín hiệu này báo có modul đòi quyền điều khiển

hệ thống BUS

- Tín hiệu trả lời chấp nhận chuyển quyền điểu khiển BUS

- Tín hiệu xung nhịp đồng hồ hệ thống : được dùng để đồng bộ hoa các

hoạt động trong hệ thống

+ BUS dữ liệu

BUS dữ liệu được dùng để truyền dữ liệu BUS dữ liệu có thể gồm 8, 16

hoặc 32 đường dây, do vậy t ạ i một thời đ i ể m c ó thể t r u y ề n m ộ t dữ l i ệ u có kích

Phần ì c ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

thước 8, 16 hoặc 32 bit BUS d ữ l i ệ u là l o ạ i BUS hai chiều D ữ l i ệ u c ó thể do

CPU p h á t ra hay CPU nhận v ề từ bộ nhớ hoặc c á c thiết bị

Tại mỗi thời điểm, CPU chỉ làm việc hoặc với bộ nhớ hoặc với một thiết

bị K h i CPƯ m u ố n trao đ ổ i thông t i n v ớ i đ ố i tượng n à o thì CPU p h á t ra địa chỉ

của đ ố i tượng đ ó lên BUS địa chỉ Đ ố i tượng (bộ nhớ hoặc thiết bị) c ó địa chỉ

t r ù n g v ớ i địa chỉ do CPU phát ra sẽ được k ế t n ố i (về mặt điện) lên BUS d ữ

l i ệ u Q u á trình truyền d ữ l i ệ u được thực h i ệ n và được đ i ề u k h i ể n b ở i các tín

h i ệ u đ i ề u k h i ể n

2 THIẾT BỊ BA TRẠNG THÁI

Thiết bị ba trạng thái là phương tiện giúp cho việc điều khiển kết nổi (về

mặt điện) bộ nhớ và c á c thiết bị lên h ệ thống BUS

V i ệ c chỉ dùng một BUS để kết n ố i và truyền một loại thông tin giữa các thiết

bị k h á c nhau đòi h ỏ i t ạ i một thời đ i ể m chỉ một thiết bị được phép phát tín h i ệ u (mang t ả i t h ô n g tin) lên BUS N ế u t ạ i m ộ t thời đ i ể m l ạ i có nhiều thiết bị được

k ế t n ố i v à c ù n g phá t tín h i ệ u lê n BUS thì sẽ g â y ra xung đ ộ t trê n BUS này

Đ ể làm chủ được việc k ế t n ố i (về mặt điện) c á c thiết bị lên BUS, n g ư ờ i ta

sử dụng m ộ t thiết bị đ i ệ n tử c ó tên T h i ế t bị ba trạng thái (tri-state driver)

Dạng logic và mạch đ i ệ n tương đương của thiết bị ba trạng thái n h ư sau ( h 5 ) : ENABLE

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

T h i ế t bị ba trạng thá i cho p h é p CPU hoặc c á c đơ n vị ch ủ B ư s k h á c làm chủ được việc k ế t n ố i c á c đ ố i tượng k h á c nhau lên BUS K h ả n ă n g làm chủ việc k ế t n ố i (về«mặt điện) sẽ cho p h é p tránh sự k i ệ n có hai thiết bị c ù n g được

k ế t n ố i và o BUS d ữ l i ệ u và c ù n g phá t d ữ l i ệ u trong c ù n g m ộ t t h ờ i đi ể m ( đ ả m bảo k h ô n g đ ể xảy ra xung đ ộ t ) K h i cần chọn đ ố i tượng n à o CPU phát ra

địa chỉ của đ ố i tượng đ ó và tín hiệu đ i ề u k h i ể n tương ứng Các đ ố i tượng thực hiên g i ả i m ã địa chỉ n à y , k ế t hợp v ớ i tín h i ệ u đ i ể u k h i ể n đ ể tạo ra tín hiệu cho phép E N A B L E Ở đ ố i tượng có địa chỉ phù hợp m ộ t tín h i ệ u Enable = " 0 " được tạo ra, cho phép đ ố i tượng này (thông qua thiết bị ba trạng thái) kết

n ố i lên BUS Các đ ố i tượng có địa chỉ k h ô n g phù hợp thì tín h i ệ u Enable sẽ là

Có h ạ L p h ự ơ n g p h á p t r u y ề n thông tin trên BUS là p h ư ơ n g p h á p đồng bộ và

di bộ, trong đ ó phương p h á p truyền đồng bộ được d ù n g trong hầu hết các hệ thống máy tính Ở phương p h á p truyền đồng bộ c p u đ i ề u k h i ể n toàn bệ-eác quá trình truyền thông tin thông qua c á c tín h i ệ u đ i ề u k h i ể n g h i / đ ọ c

Quá trình truyền thông tin trên h ệ thống BUS được thực h i ệ n trong các

khoảng thời gian k h á c nhau Chu kỳ JhiJ.s là khoảng t h ờ i gian được CPU dùng

đ ể thực hiện một thao tác truyền t h ô n g t i n nhất định v ớ i m ộ t đ ố i tượng nhất định M ỗ i m ộ t chu k ỳ BUS k é o dài trên n h i ề u chu k ỳ nhịp đồng h ồ m á y tính

T r ê n thực t ế ở h ệ thống BUS của m á y v i tính thường c ó t h ê m m ộ t đường tín

h i ệ u R E A D Y do đ ố i tượng được ghi/đọc phát ra Tín h i ệ u n à y buộc CPU phải duy trì chu k ỳ ghi/đọc cho đ ế n k h i đ ố i tượng sẩn s à n g

C & s á ụ J o a X c h iLk ỵ BUS cơ bản : Nhập lệnh, Đọc bộ nhớ, G hi bộ nhớ, Đọc cổng vào/ra, Ghi cổng vào/ra, Ngắt

Phẩn ì C ơ S ỏ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

Đ ể h i ể u được quá trình truyền t h ô n g tin trên hệ thống BUS theo k ỹ thuật

đ ồ n g b ộ , ta khảo sát quá trình CPU nhập dữ l i ệ u từ thiết bị vào bộ nhớ

( h 7 , h 8 ) :

BUS địa chỉ BUS điều khiển

ở ví dụ này, trong chu kỳ đọc cổng, CPU đưa địa chỉ của cổng vào/ra

được chọn lên BUS địa chỉ, k h i địa chỉ đã ổn định CPU phát ra tín h i ệ u điều

k h i ể n đọc cổng 1/0 R D T h i ế t bị vào/ra được lựa chọn đưa d ữ l i ệ u lên BUS dữ

l i ệ u , k h i d ữ l i ệ u ổn định CPU nhập d ữ l i ệ u này vào Quá trình ghi bộ nhớ cũng được t i ế n h à n h tương tự n h ư vậy

Phẩn! c ơ SỞ KIÊN TRÚC MÁY TÍNH

Chương HI

B Ộ N H Ớ

1 MỘT VÀI KHÁI NIỆM

Bộ nhớ là tập hợp c ó thứ tự của c á c ô nhớ, m ỗ i ô nhớ được g á n một địa

chỉ M ỗ i ô nhớ có k h ả n ă n g lưu trữ và cho p h é p truy xuất m ộ t t h ô n g tin theo

địa chỉ của nó Địa chỉ ô nhớ xác định vị trí ô nhớ trong bộ nhớ

0 nhớ được xây dựng trên cơ sở các đơn vị nhớ cơ bản Đ ơ n vị nhớ cơ bản

có khả n ă n g lưu trữ được một bít thông tin " 0 " hoặc " Ì "

M ộ t ô nhớ quy ước chứa một từ dữ l i ệ u rộng 8 bít ( Ì byte dữ l i ệ u ) :

Địa chỉ B ộ nhớ

Ì ~~

N - 2 N-l

1.1 Đơn vị nhớ tĩnh SRAM (Static Random Access Memory)

Từ "tĩnh" có nghĩa là khi nguồn điện nuôi còn được duy trì thì thông tin

trong đơn vị nhớ này v ẫ n được g i ữ n g u y ê n

I

Đ ơ n vị nhớ cơ bản tĩnh (dạng đ i ệ n tử) là m ộ t m ạ d t U ậ t ( f l i p - f l o p ) , thông

tin được lưu trữ nhờ trạng thái của mạch lật (h.9)

= > GX 1 = " 0 " = > T 1 k h ô n g thông Trạng thái n à y của T I được duy trì

ngay cả k h i d ữ l i ệ u vào m ấ t đi = > cực DT 1 = " Ì " = > giá trị của dữ l i ệ u vào được ghi nhớ

Phần ì C ơ SỞ KIÊN TRÚC MÁY TÍNH

DX 2 = " Ì " = > GTỊ = " Ì " = >T1 t h ô n g , Cực DX 1 = " 0 " , trạng thái này

được duy trì ngay cả k h i dữ l i ệ u vào m ấ t đi = > giá trị của dữ l i ệ u vào

mới được ghi nhớ

Đặc điểm của đơn vị nhớ tĩnh : có tốc độ truy xuất cao, không cần làm

tươi thông t i n , nhưng có cấu trúc phức tạp n ê n giá t h à n h cao và mật đ ộ dung lượng nhớ thấp

1.2 Đơn vị nhớ động DRAM (Dynamic Random Access Memory)

Cấu trúc m ộ t đơn vị nhớ động (h.10) :

T h ô n g tin được lưu trữ trong

đơn vị nhớ động nhờ tụ đ i ệ n c

Quá trình ghi dữ l i ệ u : D ữ

l i ệ u " Ì " được đưa vào dây bít D

Dây từ được đặt lên " Ì " = > TI / 0

thông = > tụ điện c được nạp v ớ i

Q u á trình đọc dữ l i ệ u : đặt dây từ = " Ì " = > T y o t h ô n g = > t h ô n g tin (mức

đ i ệ n áp trên tụ đ i ệ n C) được đưa ra dây bít D

Đặc đ i ể m của đơn vị nhớ động : có tốc đ ộ truy xuất thấp, cấu t r ú c đơn giàiL-và mật đ ộ phận bố cao nên giá t h à n h thấp H i ệ n tượng tụ đ i ệ n tự phóng

đ i ệ n qua TI / 0 ngay cả k h i có nguồn nuôi làm m ấ t đi t h ô n g tin được ghi nhớ,

do vậy đòi h ỏ i phải có biện p h á p làm tươi thông t i n

2 X Â Y D Ự N G B Ộ N H Ớ T Ừ C Á C C H I P N H Ớ

Bộ nhớ được xây dựng trên các chip nhớ Các chip nhớ RAM (SRAM hoặc

D R A M ) thường có các ô nhớ l o ạ i Ì bít hoặc 4 bít T ừ các c h í p nhớ l o ạ i này có

thể xây dựng được bộ nhớ v ớ i m ỗ i ô nhớ chứa được byte dữ l i ệ u rộng 8 bít

DO

—>-DI DO

~ễ Hình Ù

Băng nhớ S R A M 4096 ô nhớ, trong đó m ỗ i ô nhớ chứa được m ộ t byte d ữ

l i ệ u , được xây dựng trên cơ sở 8 chip S R A M l o ạ i 4096x1 bít Đ ể làm được đ i ề u

n à y n g ư ờ i ta sắp đ ặ t 8 chi p S R A M l o ạ i 4096x1 bít sao cho m ỗ i chip t ạ i mộ t vị

trí x á c định sẽ đ ả m n h i ệ m lưu trữ bít dữ l i ệ u có vị trí tương ứng trong byte dữ

l i ệ u Các chip S R A M được k ế t n ố i theo hình sau (h.12) :

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

Các đường tín h i ệ u : A I Ì - AO c á c tín h i ệ u địa chỉ

cs tín hiệu chọn chip Nếu cs = 0 thì truy nhập được chip

WE tín hiệu điều khiển ghi/đọc WE = 0 điều khiển ghi

D7 - DO các đường dây truyền các bít dữ liệu từ D7 đến DO

Chu kỳ ghi bộ nhớ SRAM (h.13):

í

BUS địa chì

cs -WE BUS dữ liệu

Chip DRAM được xây dựng từ các đơn vị nhớ động Cấu trúc điển hình

của chip D R A M n h ư sau (h.14) :

ghi/đọc

Đệm địa chỉ

Các tín hiệu đ i ề u k h i ể n :

Giải mã hàng

Hình 14

Mạch nạp trước

Ma trận các

bít nhớ

Đệm dữ liệu Giải mã cột

DO

—>•

+ RAS : k h i tín h i ệ u RAS (Row Address Strobe) tích cực thì địa chỉ hàng

được nạp (chốt l ạ i )

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

+ CAS : k h i tín h i ệ u CAS (Column Address Strobe) tích cực thì địa chỉ cột được nạp (chốt lại)

+ WE : tín hiệu điều khiển ghi/đọc chip WE = "0 điều khiển ghi chip

DRAM dùng phương pháp dồn kênh để nạp lần lượt (2 lần) địa chỉ hàng

và địa chỉ cột vào đệm địa chỉ Quá trình làm tươi thông tin được thực hiện

bằng cách chỉ thực hiện chu kỳ RAS

Đơn vị xử lý trung tâm CPU thực hiện trao đổi thông tin với các thiết bị

ngoại v i và t h ế g i ớ i b ê n ngoài thông qua thiết bị giao d i ệ n (h.16) Sự cần thiết

của thiết bị giao d i ệ n đ ã được trình b à y ở Chương Ì

T h i ế t bị giao d i ệ n l à l o ạ i t h i ế t bị k h ả trình M ỗ i m ộ t t h i ế t bị giao d i ệ n đ ề u

có, ba l o ạ i thanh g h i , m ỗ i l o ạ i thực h i ệ n m ộ t chức n ă n g k h á c nhau, đ ó là c á c thanh ghi đ i ề u k h i ể n (control), thanh ghi trạng thái (status) và thanh ghi dữ

l i ệ u (data) M ỗ i m ộ t thanh ghi đ ề u được g á n m ộ t địa chi x á c định, g ọ i là địa chỉ cổng

Bộ nhớ

Thiết bị giao diện CONTROL STATUS DATA

c = 0 ngoại vi Thiết bị

Hệ thống BUS

Hình 16

Các thanh ghi đ i ề u k h i ể n (thanh ghi C O N T R O L ) nhận và chứa c á c từ điều

k h i ể n x á c l ậ p c h ế đ ộ l à m việc của thiết b ị Các thanh ghi trạng thái (thanh ghi

Phần ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

STATUS) chứa t h ô n g t i n phản ảnh trạng thái làm việc của t h i ế t bị giao d i ệ n và

t h i ế t b ị ngo ạ i v i Cá c thanh ghi d ữ l i ệ u (thanh gh i D A T A ) thực h i ệ n chức n ă n g

b ộ đ ệ m t ạ m chứa dữ l i ệ u vào/ra

K h i CPU đ ư a m ộ t d ữ l i ệ u ra n g o à i (khi CPU thực h i ệ n l ệ n h O U T xuất m ộ t

d ữ l i ệ u ra cổng c ó địa chỉ xác định) thực chất là CPU đưa d ữ l i ệ u ra thanh ghi

d ữ l i ệ u của t h i ế t bị giao d i ệ n , thiết bị giao d i ệ n sẽ chuyển n ó thành dạng thích

hợp v ớ i thiết bị ngoại v i r ồ i m ớ i đưa ra ngoài cho thiết bị ngoại v i K h i thiết bị ngoại v i g ử i m ộ t d ữ l i ệ u cho m á y tính, dữ l i ệ u n à y được đưa vào thanh ghi d ữ

l i ệ u trong thiết bị giao d i ệ n CPƯ nhập d ữ l i ệ u từ n g o à i bằng c á c h đọc thanh

ghi dữ l i ệ u đ ệ m n à y

2 C Á C P H Ư Ơ N G P H Á P V À O - R A D Ữ L I Ệ U

Thiết bị giao diện chỉ giúp CPU kết nối một cách thích hợp về mặt vật lý

v ớ i c á c thiết bị b ê n n g o à i , n h ư n g chưa đ ả m bảo tính t i n cậy của quá trình trao

đ ổ i t h ô n g t i n Đ i ề u n à y xuất phát từ m ộ t thực t ế k h á c h quan là nhịp làm việc

và tốc đ ộ làm việc của CPU k h á c xa v ớ i nhịp và tốc đ ộ làm việc của các thiết

bị ngoại v i Đ ể CPU c ó thể thực h i ệ n trao đ ổ i t h ô n g t i n v ớ i các thiết bị ngoại

v i v ớ i đ ộ t i n cậy cao cần phải á p dụng các phương p h á p giao d i ệ n thích hợp, các phương p h á p n à y được g ọ i là các phương p h á p v à o - r a dữ l i ệ u

Có 4 phương p h á p v à o - r a dữ l i ệ u , nằm trong hai n h ó m phương p h á p k h á c

nhau (h 17) :

Các phương pháp vào/ra dữ liệu

Vào/Ra do CPU chủ động Vào/Ra do các thiết bị vào/ra chủ động

Hình 17

Phẩn ì C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

2 1 P h ư ơ n g p h á p v à o / r a t h e o đ ị n h t r ì n h

Phương p h á p vào/ra theo định trình là p h ư ơ n g p h á p trong đ ó quá trình

vào/ra được thực h i ệ n tức t h ờ i n h ờ c á c l ệ n h vào/ra (lệnh I N hoặc O U T ) và CPU k h ô n g quan tâm đ ế n trạng thái của thiết bị v à o - r a (bao g ồ m thiết bị giao

r H

Thiết bị ngoại vi DATA

Thiết bị ngoại vi

Hình 18

Phương pháp vào ra theo định trình thích hợp với những quá trình vào/ra

c ó chu k ỳ c ố định và có ihỂ_xác định tạrớc

2.2 Phương pháp vào - ra có thăm dò

Trong m ỗ i thiết bị giao d i ệ n thường c ó ít nhất m ộ t thanh ghi trạng thái chứa thông tin phản ảnh trạng thái làm việc của t h i ế t bỊ^ỉàỵ^và của thiết bị

ngoại v i K h i thực h i ệ n phương p h á p vào - ra có t h ă m d ò , CPU (chương trình

vào - ra dữ l i ệ u ) luôn thực h i ệ n k i ể m tra trạng thái sẵn s à n g làm việc của

t h i ế t bị trước k h i thực hiệ n thật sự việ c và o - ra d ữ l i ệ u (h.19)

Thiết bị giao diện STATUS DATA

A 1_

c = 3

Thiết bị ngoại vi

Hình 19

Phần ỉ C ơ SỞ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

ư u đ i ể m của p h ư ơ n g p h á p t h ă m d ò : do CPƯ luôn k i ể m tra trạng thái sẵn

sàng làm việc của thiết bị trước k h i thực h i ệ n vào/ra d ữ l i ệ u n ê n quá trình

vào/ra d ữ l i ệ u k i ể u này có đ ộ tin cậy cao

Nhược đ i ể m : do CPU luôn phải k i ể m soát l ầ n lượt trạng thái làm việc của

các thiết bị cho n ê n tốc đ ộ vào/ra d ữ l i ệ u chậm H ơ n nữa, nếu CPU chỉ làm có

một c ô n g việc là vào/ra d ữ l i ệ u (theo phương p h á p t h ă m d ò ) thì hiệu quả

k h ô n g cao, ngược l ạ i nếu CPU đồng thời phải thực h i ệ n nhiều l o ạ i c ô n g việc hơn thì thời gian làm việc của CPU sẽ bị chia x ẻ , đồng t h ờ i đ ộ tin cậy của phương p h á p vào/ra theo t h ă m d ò cũng bị g i ả m đi r ấ t nhiều

2.3 Phương pháp vào - ra theo ngắt cứng

M ộ t số khái n i ệ m về ngắt cứng :

Ngắt cứng là sự k i ệ n CPU bị t ạ m dừng t i ế n trình đ a n g thực h i ệ n đ ể chuyển sang thực h i ệ n quá trình phục vụ ngắt (quá trình vào/ra d ữ l i ệ u theo ngắt)

(h.22)

Ngắt cứng là phương p h á p vào - ra d ữ l i ệ u trong đ ó thiết bị vào - ra chủ động k h ỏ i động quá trình vào/ra dữ l i ệ u nhờ h ệ thống ngắt cứng

Chương trình con phục vụ ngắt

Bảo vệs»w thông tin

Chương trình bị ngắt cùa CPU của CPÚ Khôi phục thông tin

-ị 1 h

z Tín hiệu yêu cầu

ngắt IRQ

Hình 22

T h ô n g thường quá trình vào/ra theo ngắt cứng được trợ g i ú p b ở i thiết bị

đ i ề u k h i ể n ngắt PIC (Programmable Interrupt Controller) PIC c ó chức n ă n g ghi nhận các yêu cầu ngắt IRQ và cung cấp cho CPU số ngắt đ ạ i d i ệ n cho địa chỉ của chương trình con phục vụ ngắt và tương ứng yêu cầu ngắt I R Q