Bài Giảng Kỹ Thuật Vi Xử Lý ( Combo Full Slides 4 Chương )

– Thực hiện các phép toán số học, logic, đưa ra các quyết định và thông tin với thế giới bên ngoài qua các cổng vào/ra dưới sự điều khiển của chương trình cài đặt trong bộ nhớ.. BIU thự

Trang 1

KỸ THUẬT VI XỬ LÝ

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ

Trang 3

[1] Nilesh B.Bahadure, Microprocessors The 8086/8088, 80186/80286,

80386/80486 and the Pentium Family, 2010.

[2] Th.S Đặng Hùng Việt, Giáo trình Kỹ thuật vi xử lý, Học viện KTMM,

[6] Barry.B.Brey Intel Book

TÀI LIỆU MÔN HỌC

Trang 5

1.1.1 Khái niệm.

 Khái niệm:

– Là một vi mạch logic chế tạo theo công nghệ LSI (Large scale

integrated) cho đến VLSI (very large scale integrated) và hiện nay

là UVLSI (Ultral VLSI)

– Hoạt động dưới sự điều khiển của chương trình đặt trong bộ

nhớ

– Bộ VXL là hạt nhân của hệ VXL, nắm quyền kiểm soát toàn bộ

các thành phần có trong hệ thống.

– Thực hiện các phép toán số học, logic, đưa ra các quyết định và

thông tin với thế giới bên ngoài qua các cổng vào/ra dưới sự điều khiển của chương trình cài đặt trong bộ nhớ

1.1 BỘ VI XỬ LÝ

Trang 6

1.1.2 Lịch sử phát triển

Trang 7

1.1.2 Phân loại bộ vi xử lý

– Bộ VXL đa năng: bao gồm tất cả các phần tử tính toán

trên một chip (trừ bộ nhớ và các cổng vào ra – 8086/8088, 6800)

– Bộ VXL on-chip: bao gồm cả bộ nhớ và các cổng vào ra

Trang 9

1.1.3 Kiến trúc chung của bộ vi xử lý

Trang 10

1.2 HỆ VI XỬ LÝ

1.2.1 Kiến trúc phần cứng

Trang 11

1.2.2 Phần mềm

 Phần mềm là chương trình do người lập trình tạo ra để giải quyết

nhiệm vụ bài toán đặt ra khi thiết kế hệ thống Các chương trình này được đặt trong bộ nhớ ROM và RAM khi hệ thống hoạt động.

 Trong máy tính,phần mềm được phân lớp.

 Các lớp trong là các chương trình quản lý, điều khiển, các dữ liệu cố định làm nhiệm vụ trung gian giữ người và máy được gọi là hệ điều hành (HĐH) Các chương trình của HĐH thường khá lớn và được nạp một phần trong ROM, phần còn lại được chứa trong bộ nhớ ngoài và được nạp vào RAM mỗi khi khởi động máy

 Các chương trình do người lập trình viết ở lớp ngoài để giải quyết một bài toán nào đó, khi thực hiện sẽ được HĐH nạp vào trong RAM ở vị trí theo

sự phân bố của HĐH Khi phần cứng thực hiện xong chương trình đó thì bài

Trang 12

1.2.3 Hoạt động của hệ vi xử lý

 Quá trình nhận lệnh: CPU nhận lệnh từ bộ nhớ trung tâm Để nhận 1 byte lệnh, từ

giá trị của thanh ghi địa chỉ lệnh, CPU tạo ra các bit địa chỉ đưa ra Bus địa chỉ xác định byte lệnh cần lấy vào Sau đó CPU đưa các tín hiệu điều khiển đọc byte lệnh

về CPU Khi đó nội dung của các thanh ghi địa chỉ lệnh tự động tăng 1 đơn vị để chuẩn bị cho việc nhận byte lệnh tiếp theo

 Quá trình giải mã lệnh: Byte đầu tiên của lệnh là byte mã lệnh CPU giải mã byte

mã lệnh này để xác định chức năng của lệnh Nếu lệnh không cần toán hạng chuyển sang chu kỳ thực hiện lệnh Nếu lệnh cần toán hạng, CPU xác định toán hạng cho lệnh

 Quá trình thực hiện lệnh.

– Nếu là lệnh dừng, thì CPU dừng quá trình làm việc cho tới khi Reset

– Nếu không phải thì CPU thực hiện lệnh và gửi kết quả Trong quá trình thực hiện lệnh,

Trang 14

-Khái niệm, cấu trúc bộ vi xử lý và hệ vi xử lý -Phân biệt các khái niệm vi xử lý, vi điều khiển, chip…

Nội dung cần nắm vững

Trang 15

BỘ VI XỬ LÝ INTEL 8086

CHƯƠNG 2

Trang 16

2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

Là bộ vi xử lý thuộc thế hệ thứ 3 Bộ vi xử lý 8086 xử lý dữ liệu 16 bit của Intel, các thông số cơ bản của 8086 như sau:

 Được đóng trong vở 40 chân

 Nguồn nuôi: chỉ một loại nguồn +5V

 Có khả ngăng xử lý dữ liệu 8 hay 16 bit

 Cả bus dữ liệu bên trong và ngoài đều là 16 bit

 Bus địa chỉ 20 bit, bộ vi xử lý sử dụng cả 20 bit để địa chỉ hoá bộ nhớ, do vậy khả năng địa chỉ hoá tối đa là 1MB bộ nhớ

 Với cổng vào/ra, bộ vi xử lý sử dụng 8 bit địa chỉ trong chế độ địa chỉ trực tiếp, và 16 bit địa chỉ trong chế độ địa chỉ gián tiếp

 Có khả năng làm việc song song giữ đơn vị điều khiển bus (BIU)

và đơn vị xử lý (EU)

Trang 17

2.2 ĐẶC ĐIỂM CHÂN VÀ TÍN HIỆU

Trang 18

Trang 19

Trang 20

Trang 21

Trang 22

Trang 23

Trang 24

2.3 KIẾN TRÚC BÊN TRONG 8086

2.3.1 Sơ đồ

Trang 25

2.3.2 Đơn vị giao tiếp bus (BIU)

 Chức năng: giao tiếp với các thành phần bên ngoài (bộ nhớ, cổng

vào/ra) thông qua bus hệ thống BIU thực hiện các chức năng:

- Tạo địa chỉ vật lý từ địa chỉ logic của ô nhớ cần truy xuất;

- Đọc mã lệnh từ bộ nhớ đưa tới hàng đợi lệnh;

- Truy xuất bộ nhớ hay cổng vào/ra để đọc hoặc gửi dữ liệu.

Trang 26

• Khối điều khiển Bus: Khối điều khiển bus (bus control unit) thực hiện việc ghép nối giữa CPU với Bus hệ thống.

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

2.3.3 Đơn vị thực hiện lệnh EU (Execution Unit)

 Chức năng: EU nhận mã lệnh và dữ liệu từ BIU, thực

thi lệnh Kết quả thực thi lệnh được chuyển ra bộ nhớ hoặc cổng vào/ra thông qua BIU.

Các khối:

• Các thanh ghi tạm thời: lưu mã lệnh, dữ liệu tạm thời tạm thời Mã lệnh sau đó được đưa tới bộ giả mã để xác định lệnh.

• ALU: thực hiện các phép toán số học và logic

• Điều khiển EU: điều khiển quá trình thực hiện lệnh.

Trang 31

2.3.3 Execution Unit

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Cờ trạng thái: có 6 cờ trạng thái là AF, CF, SF, PF, ZF, OF: phản ánh các trạng thái khác nhau

của kết quả sau một thao tác nào đó.

CF (Carry flag): cờ nhớ chính, CF=1 khi có nhớ hoặc mượn từ bit MSB.

AF (Axuxiliary flag): cờ nhớ phụ, rất có ý nghĩa khi làm việc với các số BCD AF=1 khi có nhớ hoặc mượn từ một số BCD thấp (4 bit thấp) sang một số BCD cao (4 bit cao).

SF (Sign flag): cờ dấu, SF=1 khi kết quả âm.

PF (Parity flag): cờ chẵn lẻ, PF =1 khi số các số 1 ở kết quả phép toán là chẵn

ZF (Zero flag): cờ Zero, ZF=1 khi kết quả phép toán bằng 0

OF (Over flag): cờ tràn, OF=1 khi kết quả là một số bù 2 vượt ra ngoài giới hạn biểu diễn dành cho nó.

Trang 38

Cờ điều khiển: có 3 cờ điều khiển là IF, TF, DF Các cờ này được lập xóa bằng các lệnh riêng

IF (Interrupt flag): cờ ngắt, khi IF=1 CPU cho phép các yêu cầu ngắt (che được) được tác

Trang 39

Trang 40

2.3.4 Các thanh ghi

Các thanh ghi đoạn: DS, CS, ES, SS (16 bit )

Các thanh ghi đa năng: AX, BX, CX, DX (16 bit)

Các thanh ghi con trỏ và chỉ số: IP, BP, SI, DI ( 16 bit)

Thanh ghi cờ: 16 bit, nhưng có 9 bit được sử dụng

D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

x x x x O D I T S Z x A x P x C

Trang 41

2.4.1 Khái niệm về lệnh và cách mã hóa lệnh

2.4 TẬP LỆNH

Định dạng lệnh của 8086

Byte 1: chứa mã lệnh, xác định thao tác của lệnh Đây là byte lệnh bắt

buộc đối với tất cả các lệnh

Byte 2: Nếu lệnh cần phải xác định toán hạng thì có mặt byte 2 để giúp

byte 1 xác định toán hạng cho lệnh

Các byte còn lại byte 3, 4, 5, 6: để chứa dữ liệu cho lệnh Tuỳ theo dữ

liệu cho trong lệnh mà sẽ xuất hiện các byte khi dịch Nếu lệnh cần dữ liệu

là byte, thì có mặt byte 3 Nếu là Word hay hằng địa chỉ, thì sẽ có thêm byte 3 và 4 Còn nếu cần phải thay đổi hằng địa chỉ cả offset và cả segment, thì cả byte 3, 4, 5, 6 đều có mặt

Trang 42

Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4

1 0 0 0 1 0 DispL DispH

Opcode D W mod REG M/R Dữ liệu cho trong lệnh

Địa chỉ trực tiếp phần thấp

Địa chỉ trực tiếp

phần cao

Dạng thức của lệnh MOV của 8086

2.4.1 Khái niệm về lệnh và cách mã hóa lệnh (tiếp)

Trang 43

– Trong các thao tác chuyển dữ liệu, một toán hạng bắt buộc phải là thanh ghi Bộ vi xử lý dung 2 hoặc 3 bit để mã hoá các thanh ghi như ở bảng sau.

– Bit D dùng để chỉ hướng đi của dữ liệu Nếu D=1, dữ liệu đi đến thanh ghi cho bởi 3 bit của REG, D=0 thì dữ liệu đi từ thanh ghi cho bởi 3 bit của REG

– Bit W chỉ kích thước toán hạng W=0 toán hạng là byte, W=1 toán hạng là word.

– Giá trị của 2 bit mod kết hợp với 3 bit R/M tạo ra 5 bit dùng để chỉ ra chế độ địa chỉ cho các toán hạng của lệnh cho trong bảng

Trang 44

Trang 45

Phối hợp MOD và R/M để tạo ra các chế độ địa chỉ

12/3/23 02:13:46 AM

MOD R/M

[BP]+d8 [BP]

+d16

Trang 46

Ví dụ 1: Xét lệnh

MOV AL, BL 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1

OpcodeChuyển tới thanh ghi

Trang 47

 Chế độ địa chỉ thanh ghi

 Chế độ địa chỉ tức thì

 Chế độ địa chỉ trực tiếp

 Chế độ địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi

 Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số.

 Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở

 Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số, cơ sở

2.4.2 Các chế độ địa chỉ của 8086

Trang 48

 Chế độ địa chỉ thanh ghi

MOV CL,BL ; chuyển nội dung của BL vào CL ADD AL, DL ; Cộng nội dung của AL và DL rồi đưa kết quả vào AL.

 Chế độ địa chỉ tức thì

MOV CL, 100 ; chuyển 100 vào thanh ghi CL MOV AX, A000h; chuyển A000h vào AX

MOV DS, AX ; chuyển nội dung của AX, vào DS

; (không chuyển trực tiếp A000h vào DS) MOV [BX], 5 ; chuyển 5 vào ô nhớ có địa chỉ DS:BX

Chú ý: không áp dụng với các thanh ghi đoạn và thanh ghi cờ

Chế độ địa chỉ trực tiếp

Trang 49

Chế độ địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi

MOV AX, [BX]

Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở

MOV CX, [BX]+10 hay MOV CX, [BX+10]

Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số.

MOV AX, [SI]+10 hay MOV AX, [SI+10]

Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở chỉ số

MOV AX, [BX][SI]+8 Hay MOV AX, [BX+SI+8] ; thanh ghi đoạn là DS

MOV CL, [BP+DI+5] ; thanh ghi đoạn là SS

Trang 50

 Bỏ ngầm định thanh ghi đoạn:

Đó là những thanh ghi đoạn đã được ngầm định đối với những offset được cho trong lệnh khi xác định địa chỉ ô nhớ, được tổng kết trong bảng sau:

Trang 51

Chế độ địa chỉ Toán hạng Thanh ghi ngầm định

[BP]+Disp

DSSS

[DI]+Disp

DSDSTương đối chỉ số cơ sở [BX]+[DI]+Disp

[BX]+[SI]+Disp[BP]+[DI]+Disp[BP]+[SI]+Disp

DSDSSSSS

Trang 53

1 Các lệnh chuyển dữ liệu

 MOV

Cú pháp: MOV dest, source

Chức năng: chuyển giá trị từ toán hạng nguồn (source) vào toán hạng đích (dest)

 XCHG

Cú pháp: XCHG dest, source

Chức năng: đổi nội dung giữ toán hạng nguồn và toán hạng đích.

Các toán hạng có thể là thanh ghi dữ liệu 8 hay 16 bit (không sử dụng thanh ghi đoạn) hoặc là ô nhớ được xác định theo các chế độ địa chỉ Cả 2 toán hạng không đồng thời là 2

Trang 54

Chú ý: Trong đó, source là thanh ghi dữ liệu, thanh ghi đoạn (trừ CS) hoặc ô nhớ 16 bit

tìm theo các chế độ địa chỉ khác nhau.

Trang 55

Chú ý: Trong đó , dest là thanh ghi dữ liệu, thanh ghi đoạn (trừ CS) hoặc ô nhớ 16 bit tìm

theo các chế độ địa chỉ khác nhau.

Trang 56

 OUT

Cú pháp: OUT port, Acc

Hoặc OUT DX, Acc

Chức năng: chuyển giá trị (8 bit hoặc 16 bit) từ thanh ghi AL hoặc AX ra cổng có địa chỉ

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 57

2 Nhóm các lệnh số học

 ADD

Cú pháp: ADD dest, source

Chức năng: dest dest+source

-Trong đó, toán hạng dest và source có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ khác nhau, nhưng phải chứa dữ liệu có cùng độ dài, không được phép đồng thời là 2 ô nhớ và không

là thanh ghi đoạn.

-Ảnh hưởng đến các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF

 ADC

Cú pháp: ADC dest, source

Chức năng: dest dest+source+CF

-toán hạng dest và source giống trong lệnh ADD

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 58

 SUB

Cú pháp: SUB dest, source

Chức năng: destdest- source

 Trong đó, toán hạng dest và source có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ khác

nhau, nhưng phải chứa dữ liệu có cùng độ dài, không được phép đồng thời là 2 ô nhớ

và không là thanh ghi đoạn.

 Ảnh hưởng đến các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF (AF và PF chỉ liên quan đến 8 bit thấp)

Trang 59

 INC

Cú pháp: INC dest

Chức năng: dest  dest+1

Chú ý: nếu dest=FFh (hoặc FFFFh) thì dest+1=00h (hoặc 0000h) mà không ảnh hưởng tới

cờ CF; Ảnh hưởng đến các cờ: AF, OF, PF, SF, ZF; Không tác động cờ: CF

 DEC

Cú pháp: DEC dest

Chức năng: dest dest-1

Chú ý: nếu dest=00h (hoặc 0000h) thì dest-1=FFh (hoặc FFFFh) mà không ảnh hưởng tới

cờ CF; Ảnh hưởng đến các cờ: AF, OF, PF, SF, ZF ; Không tác động cờ: CF

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 60

 CMP

Cú pháp: CMP dest, source

Chức năng: So sánh giá trị của toán hạng dest với toán hạng source Sau khi so sánh

các toán hạng không bị thay đổi Lệnh này thường được dùng để tạo cờ cho các lệnh nhảy có điều kiện, nếu:

Trang 61

 MUL

Cú pháp: MUL source

Chức năng: Nhân nội dung của thanh ghi AX hoặc AL với nội dung toán hạng source Giá trị

của 2 toán hạng đều là không dấu Kết quả sẽ được cất như sau:

• Nếu toán hạng source là 8 bit thì kết quả đặt trong thanh ghi AX

• Nếu toán hạng source là 16 bit thì kết quả đặt trong cặp thanh ghi DX:AX (phần thấp ở AX, phần cao ở DX)

Trong đó, source là số nhân và có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ khác nhau.

Chú ý: nếu byte cao (hoặc 16 bit cao) của 16 (hoặc 32) bit kết quả chứa 0 thì CF=OF=0 Như

vậy các cờ CF và OF sẽ báo cho ta biết có thể bỏ đi bao nhiêu số 0 trong kết quả

– Ảnh hưởng đến các cờ: CF, OF; Không xác định: AF, PF, SF, ZF

Ví dụ: MOV AL,1

MOV BL, 128

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 62

 IMUL

Cú pháp: IMUL source ;(source: xem lệnh MUL)

Chức năng: Nhân nội dung của thanh ghi AX hoặc AL với nội dung toán hạng source Giá trị của 2

toán hạng đều là dạng có dấu Kết quả sẽ được cất như sau:

Chú ý: nếu tích được thu nhỏ, không đủ lấp đầy hết được các chỗ dành cho nó thì các bit không

dùng được thay bằng bit dấu.

• Nếu byte cao (hoặc 16 bit cao) của 16 (hoặc 32) bit kết quả chứa các giá trị của dấu thì CF=OF=0.

• Nếu byte cao (hoặc 16 bit cao) của 16 (hoặc 32) bit kết quả chứa một phần kết quả thì CF=OF=1

• Như vây, CF, OF sẽ báo cho ta biết kết quả cần độ dài thực chất là bao nhiêu

• Ảnh hưởng đến các cờ: CF, OF ; Không xác định: AF, PF, SF, ZF

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 63

 IMUL

Ví dụ 1:

; Nếu AL=1, BL=-128 thì IMUL BL ; có kết quả là: AX=11111111 10000000

; khi đó CF=OF=0

ví dụ 2:

; Nếu AL=2, BL=-128 thì IMUL BL ; có kết quả là: AX=11111111 00000000

; khi đó CF=OF=1

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 64

 DIV

Cú pháp: DIV source

Chức năng: chia không dấu giữa giá trị của thanh ghi AX hoặc AXDX cho

nội dung của toán hạng source Kết quả được cất như sau:

– Nếu toán hạng bị chia là 16 bit thì thương sẽ đặt trong thanh ghi AL, phần dư đặt trong AH

– Nếu toán hạng bị chia là 32 bit thì thương sẽ đặt trong thanh ghi AX, phần dư đặt trong DX

 Trong đó, source là số chia và có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ

2.4.3 Tập lệnh của 8086

Trang 66

3 Nhóm các lệnh logic

AND

Cú pháp: AND dest, source

Chức năng: dest  dest AND source

Tiêu đề	Bài Giảng Kỹ Thuật Vi Xử Lý ( Combo Full Slides 4 Chương )
Tác giả	Nilesh B.Bahadure, Th.S Đặng Hùng Việt, TS Hồ Khánh Lâm, Văn Thế Minh, Barry.B.Brey
Trường học	Học Viện Kỹ Thuật Mật Mã
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Vi Xử Lý
Thể loại	tài liệu môn học
Năm xuất bản	2023

Định dạng
Số trang	147
Dung lượng	2,68 MB