Đề tài 13. Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch điều khiển BUS 8288 (bus controller).

Tạo ra lệnh một cách thích hợp theo thời gian và điều khiển tín hiệu trong phản ứng... Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ộ vào/ra bus, ện

BÀI TẬP LỚN MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Lớp: KHMT1 – K10

Nhóm sv thực hiện: Nhóm 7 1) Trần Hữu Lộc 2) Nguyễn Thành Quang 3) Phạm Hồng Phi 4) Vũ Văn Việt 5) Đỗ Đức Vinh

LỜI NÓI ĐẦU

Trong kiến trúc máy tính, bus là một hệ thống phụ chuyển dữ liệu giữa các thành phần bên trong máy tính, hoặc giữa các máy tính với nhau

Các bus máy tính đầu tiên theo nghĩa đen là các dây điện song song với đa kết nối,

nhưng thuật ngữ này bây giờ được sử dụng cho bất cứ sắp xếp vật lý cung cấp cùng một chức năng như các bus điện tử song song

Các bus máy tính hiện đại có thể dùng cả thông tin liên lạc song song và các kết nối chuỗibit, và có thể được đi dây trong một multidrop (dòng điện song song) hoặc chuỗi Daisy (kỹ thuật điện tử) có cấu trúc liên kết, hoặc kết nối với các hub chuyển mạch, như USB

Nhận xét và góp ý của giáo viên:

.

PHỤ LỤC:

BỘ CÔNG THƯƠNG 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

NHẬN XÉT 3

I NỘI DUNG THỰC HIỆN 5

1 Giới thiệu 5

2 Tìm hiểu chung về Intel 8288 5

II MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 6

1 Mục đích 6

2 Yêu cầu 6

III CẤU TẠO, CHỨC NĂNG, ỨNG DỤNG 7

1 Cấu tạo và chức năng 7

a Sơ đồ chân 7

b Định nghĩa chân và chức năng 8

c Bảng tạo tín hiệu 11

d Sơ đồ khối 12

e Chức năng khối 12

f Kết nối CPU 8086 và các mạch phụ trợ tạo bus hệ thống 13

g Kết nối CPU và các mạch phụ trợ chính trong IBM PC XT 14

h Biểu đồ đọc đơn giản hóa 15

i Biểu đồ ghi đơn giản hóa 16

j Giải nghĩa biểu đồ đơn giản hóa 17

2 Ứng dụng 18

a Ứng dụng 18

b Thông tin tham khảo 18

I.NỘI DUNG THỰC HIỆN

4 Intel 8288 thuộc Control Bus làm nhiệm vụ xử lí lệnh từ CPU và điều khiển tín hiệu.

2.Tìm hiểu chung về Intel 8288

1 Intel 8288 là 1 Bus điều khiển được thiết kế cho Intel 8086/8087/8088/8089 và được cung cấp trong gói DIP 20 chân Chip 8086(và 8088) hoạt động ở chế độ tối

đa, do chúng được cấu hình chủ yếu cho các hoạt động chính hay làm việc với bộ

xử lí mở rộng, tín hiệu điểu khiển được tạo ra bởi Intel 8288 Đã được sử dụng trong máy tính IBM, XT và các phiên bản khác.

2 Cung cấp tín hiệu được yêu cầu kiểm soát bộ nhớ, I/O, và ngắt giao tiếp

3 Kết nối trực tiếp với 8088/8086

4 Xử lí các chân S0, S1, S2 mang mã trạng thái trước khi bắt đầu mỗi chu kì Bus

5 Tạo ra lệnh một cách thích hợp theo thời gian và điều khiển tín hiệu trong phản ứng

II.MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU

1.Mục đích:

Hiểu rõ hơn về bộ xử lí Intel 8288

Hiểu được nguyên lí hoạt động của I

ntel 8288

2.Yêu cầu:

Nêu lên được nguyên lí hoạt động của Intel 8288

Vẽ được sơ đồ kết nối với bộ xử lí chính

Vẽ được sơ đồ chân của Intel 8288

Vẽ được sơ đồ khối của Intel 8288

Giải nghĩa chức năng các chân của Intel 8288

Giải nghĩa chức năng các khối Intel 8288



III.CẤU TẠO, CHỨC NĂNG, ỨNG DỤNG:

1) Cấu tạo và chức năng:

a Sơ đồ chân:

b Định nghĩa chân và chức năng:

<Input/Output Bus Mode> Điều khiển

để 8288 làm việc ở các chế độ bus khác

nhau IOB (chân 1) – (ch đ vào/ra bus), ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), khi IOB = 1 , 8288 trong ch đ bus vào/ra ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus),

v i ngo i vi Trong ch đ này, 8288 cho phép th c hi n l nh ghi ngo i vi(ho c ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), ực hiện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ặc

đ c) mà không c n ch x lí Khi vi x lý kh i t o m t l nh vào/ra, 8288 ngay ần chờ xử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ờ xử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ộ vào/ra bus), ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc

l p t c cho phép các đ ập tức cho phép các đường tín hiệu lệnh sử dụng ức cho phép các đường tín hiệu lệnh sử dụng ườ xử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ng tín hi u l nh s d ng ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ụng MCE/PDEN# và DT/R# để

đi u khi n m ch thu phát vào/ra bus Ch đ vào/ra bus ti n l i đ s d ng ể ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ợi để sử dụng ể ử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ụng trong h th ng đa x lý mà các thi t b ngo i vi k t n i v i m t b x lý Khi ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay ế độ vào/ra bus), ị ngoại vi kết nối với một bộ xử lý Khi ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), ử lí Khi vi xử lý khởi tạo một lệnh vào/ra, 8288 ngay

IOB = 0 , 8288 làm vi c trong ch đ bus h th ng thì không tín hi u nào đ ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ượi để sử dụng c cho phép ho t đ ng Ch đ này đ ộ vào/ra bus), ế độ vào/ra bus), ộ vào/ra bus), ượi để sử dụng c dùng trong h th ng ch có m t bus h ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc ỉ có một bus hệ ộ vào/ra bus), ện lệnh ghi ngoại vi(hoặc

th ng mà trên đó k t n i các thi t b ngo i vi và b nh ế độ vào/ra bus), ế độ vào/ra bus), ị ngoại vi kết nối với một bộ xử lý Khi ộ vào/ra bus),

thống Đây là đầu vào nối các xung đồng hồ hệ thống (từ mạch 8284) và dùng để đồng bộ tất

cả các xung điều khiển đi ra từ mạch 8288

Các tín hiệu lấy trực tiếp từ µP Tùy theo các giá trị mà

8288 sẽ đưa ra các tín hiệu theo bảng tạo tín hiệu Các chân tạo tín hiệu của Intel 8288, tùy vào tín hiệu nhận được mà tạo ra các lệnh

khác nhau.

Kí hiệu Chân Số Đầu vào (I) Đầu ra (O) Chức năng

<Data Transmit/Receive>µ

P truyền (1) hay nhận (0) dữ liệu

Là tín hiệu để điều khiển hướng đi của dữ liệu trong hệ vào hay ra so với CPU (DT/R#

= 0 : CPU đọc dữ liệu, DT/R# = 1 : CPU ghi dữ liệu)

<Address Latch Enable> Tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE(chân 5) – (chốt địa chỉ), điều khiển và cho phép chốt địa chỉ

<Address Enable> chờ thời gian trễ khoảng 150ms sẽ tạo các tín hiệu điều khiển ở đầu ra của

8288 để đảm bảo rằng địa chỉ sử dụng

đã hợp lệ AEN# (chân 6) – (cho phép địa chỉ), điều khiển để các tín hiệu của 8288 chờ sau khoảng từ 110ns đến 250ns để dành cho các địa chỉ đã chốt ra ngoài bus địa chỉ.

<Memory Read Command> Điều khiển đọc bộ nhớ Lệnh cho phép đọc bộ nhớ

khiển ghi bộ nhớ Lệnh cho phép ghi bộ nhớ

hoạt động sớm hơn Cũng là lệnh cho phép ghi bộ nhớ nhưng hoạt động sớm hơn lệnh MWTC#

Kí hiệu Chân Số Đầu vào (I) Đầu ra (O) Chức năng

khiển ghi ngoại vi Lệnh cho phép ghi ngoại vi

<Advanced IOWC> Giống IOWC nhưng hoạt động sớm hơn, dùng cho các ngoại vi chậm đáp ứng kịp tốc độ

µP Cũng là lệnh cho phép ghi ngoại vi nhưng hoạt động sớm hơn lệnh IOWC#

khiển đọc ngoại vi Lệnh cho phép đọc ngoại vi

<Interrupt Acknowledge> Ngõ

ra thông báo µP chấp nhận yêu cầu ngắt của thiết bị ngoại vi INTA#(chân 14), Xử lí yêu cầu ngắt của thiết bị ngoại vi

<Command Enable> Cho phép đưa ra các tín hiệu của 8288 CEN (chân 15) – (cho phép lệnh), khi CEN = 0, thì tất cả cá đầu ra tín hiệu và các đầu

ra điều khiển DEN, PDEN của 8288 trở về trạng thái không tích cực Khi CEN = 1 thì các tín hiệu ra của 8288 được phép tích cực.

<Data Enable> Tín hiệu điều khiển bus

dữ liệu thành bus

Kí Hiệu Chân số Đầu vào(I) Đầu ra(O) Chức năng

<Master Cascade Enable/Peripheral Data Enable> Định chế độ làm việc cho mạch điều khiển ngắt PIC 8259 Thay đổi chức năng nhờ IOB Khi IOB = 1(chế độ vào/ra bus), thì MCE/PDEN# = 0 cho phép dữ liệu cho bus vào/ra hoặc bus hệ thống Khi IOB = 0(chế độ bus hệ thống), thì MCE/PDEN# = 1 phục vụ cho chấp nhận yêu cầu ngắt trong hệ thống chuỗi ngắt gồm các mạch PIC(có master và các slaves) Hệ thống ngắt chỉ có 1 PIC thì MCE

CEN IOB

e Chức năng khối:

 Giải mã trạng thái: Khối giải mã nhận lệnh từ các tín hiệu 3 chân: S0#, S1#,

S2# để nhận dạng trạng thái tức thời của hệ thống

 Bộ tạo tín hiệu các lệnh: Kết hợp với khối giải mã trạng thái tạo ra tín hiệu cho

phép các lệnh hoạt động

 Logic điều khiển: Dựa vào trạng thái tức thời của hệ thống và tín hiệu điều

khiển các lệnh để đưa ra trình tự hợp lí nhất cho các lệnh

 Bộ tạo tín hiệu điều khiển: Tạo ra tín hiệu điều khiển nhằm cho phép chốt địa

chỉ, thu hay phát dữ liệu điều khiển ngắt

Giải mã trạng thái

Logic điều khiển

Bộ tạo tín hiệu các lệnh

Bộ tạo tín hiệu điều khiển

IORC#

IOWC#

AIOWC

# INTA#

DT/

DEN MCE/PDEN#

ALE

Các tín hiệu lệnh

Chốt địa chỉ, thu phát dữ liệu điều khiển ngắt

S1#

S2#

CLK AEN#

CEN IOB

f Sơ đồ kết nối với CPU 8086 và các mạch phụ trợ tạo bus hệ thống:

8284

Bộ tạo nhịp

đồng hồ

CLKA19/S6 A16/S3

OE#

Điều khiển bus (8288)

OE#

DIR74HC245

74HC373LE

OE#

74HC373LE

OE#

OE#

DIR74HC245

AD7 – AD0 AD15 – AD8 A19/S6 – A16/S3

g Sơ đồ kết nối CPU và các mạch phụ trợ chính trong IBM PC XT:

h Biểu đồ đọc đơn giản:

j Giải nghĩa biểu đồ đơn giản hóa:

Chu kỳ T1:Trong chu kỳ này địa chỉ của bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi được đưa

ra trên các đường địa chỉ, hoặc địa chỉ/dữ liệu và địa chỉ/trạng thái Các tín hiệu điều khiển ALE, DT/R#, IO/M# cũng được đưa ra để giúp việc hoàn tất việc giữ thong tin địa chỉ này

Chu kỳ T2:Trong chu kỳ này CPU đưa ra các tín hiệu điều khiển RD# hoặc WR#, DEN# và tín hiệu dữ liệu trên D0 – D7 nếu là lệnh ghi DEN# thường dùng để mở các bộ đệm của bus dữ liệu nếu như chúng được dùng trong hệ Tại cuối kỳ T2(và giữa mỗi chu kỳ T của T w , nếu có) CPU lấy mẫu tín hiệu READY để xử lý trong chu kỳ tiếp theo khi nó phải làm việc với bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi chậm.

Chu kỳ T3 :Trong chu kỳ này CPU dành thời gian cho bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi khi nhập dữ liệu Nếu là chu kỳ đọc dữ liệu thì tại cuối chu kỳ T3 CPU

sẽ lấy mẫu tín hiệu của bus dữ liệu

Nếu tại cuối chu kỳ đồng hồ T2(hoặc giữa mỗi chu kỳ T của T w ) mà CPU phát hiện ra tín hiệu READY = 0(do bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi đưa đến) thì CPU

tự xen vào sau T3 một vài chu kỳ T để tạo chu kỳ đợi T w = n*T nhằm kéo dài thời gian thực hiện lệnh, tạo điều kiện cho bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi có đủ thời gian hoàn tất việc đọc/ghi dữ liệu.

Chu kỳ T4 : Trong chu kỳ này các tín hiệu trên bus được đưa về trạng thái bị động để chuẩn bị cho chu kỳ bus mới Tín hiệu WR# trong khi chuyển trạng thái từ 0 lên 1 sẽ kích hoạt động quá trình đưa vào bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi Trên các biểu đồ đọc ghi cũng biểu diễn các thông số quan trọng về mặt thời gian lien quan đến tốc độ hoạt động tối thiểu cần thiết của các bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi nếu chúng muốn làm việc với CPU.Trong biểu đồ thời gian đọc

ta thấy việc truy nhập bộ nhớ kéo dài trong khoảng thời gian từ T1 – T3(gần 3 chu kỳ đồng hồ 3*T = 600ms) Trong tổng số thời gian này phải tính đến thời gian trễ khi chuyền địa chỉ t trễ địa chỉ = 110ns, thời gian giữ của dữ liệu khi đọc

t giữR = 30ns và thời gian trễ do việc truyền tín hiệu qua các mạch đệm nhiều nhất là t trễ đệm = 40ns Như vậy các bộ nhớ nối với 8086 – 5MHz cần phải có thời gian truy nhập nhỏ hơn:

2) Ứng dụng:

a) Ứng dụng:

Như đã biết, vi mạch 8288 là mạch điều khiển, nó lấy một số tín hiệu điều khiển của CPU và cung cấp tất cả tín hiệu điều khiển cần thiết co hệ vi xử lí 8088 làm việc ở chế độ MAX Tùy theo các tín hiệu trạng thái lấy thẳng từ CPU mà mạch

8288 sẽ tạo ra các tín hiệu khác nhau tại các chân của nó để điều khiển hoạt động của các thiết bị nối với CPU

b) Thông tin tham khảo:

Bus controller 8288 trên mạch

Bus controller 8288 linh kiện rời

 Lịch sử ra đời của mạch vi xử lí:

Năm 1947, J Bardeen & W Brattain (AT&T Bell Lab., USA) phát minh ra "PointContact Transistor." - đây là một đột phá trong nỗ lực tìm ra thiết bị mới thay cho ốngchân không Dòng điện vào được truyền qua lớp dẫn điện (conversion layer) trên bề mặtbản Germanium và được khuyếch đại thành dòng Sở dĩ thiết bị khuyếch đại dòng điệnnày có tên là TRANSISTOR vì nó là một loại điện trở hay bán dẫn có khả năng truyềnđiện

Năm 1950, W.Shockley (AT&T Bell Lab., USA) phát minh ra transistor kiểu tiếp hợp Đây là mô hình đầu tiên của loại bipolar transitor sau này

Năm 1958, J.Kilby (công ty Texas Instruments, Mỹ) phát minh ra mạch IC(Integrated Circuit) đầu tiên, mở đầu cho thời kỳ hoàng kim của vi điện tử Điểm quantrọng trong phát minh của Kilby là ở ý tưởng về việc tích hợp các thiết bị điện tử (điệntrở, transistor, condenser) lên trên bề mặt tấm silicon

Năm 1959, J.Hoerni và R.Noyce (Mỹ) thành công trong việc chế tạo ra transistor trênmột mặt phẳng silicon Hình dưới là transistor với cả 3 cực (base, emitter, colector) cùng

Năm 1971, M.E.Hoff, S.MazerF.Faggin (công ty Intel, Mỹ) tạo ra bộ vi xử lý 4004 vớitrên 2,200 con transistor.

Năm 2004, công ty Intel (Mỹ) chế tạo chip Pentium 4 với trên 42 triệu con transistor.Cùng năm 2004, Intel tung ra chip Itanium 2 (9MB cache) phục vụ máy chủ, với số transistor lên tới 592 triệu con

Năm 2005, ê kíp liên kết giữa IBM, SONY, SONY Computer Entertainment, và Toshiba giới thiệu chip CELL đa lõi (multicore), hoạt động ở tốc độ 4GHz, đạt tốc độ xử

lý lên tới 256 GFLOPS

Chưa đầy 50 năm kể từ ngày Kilby đề xuất ra ý tưởng về IC, ngành công nghệ vi mạch đã đạt được những thành tựu rực rỡ Sự tăng trưởng ở tốc độ chóng mặt của ngành công nghệ vi mạch là chìa khóa quan trọng bậc nhất trong cuộc cách mạng công nghệ thông tin hiện nay