Bài giảng cấu trúc máy tính - P3

Cấu trúc máy tính là một mảng kiến thức nghiên cứu về cách xử lý của một hệ thống máy tính dưới cách nhìn của một lập trình viên. Cách nhìn này thực tế cũng có nhiều khía cạnh

Bµi 3

Tæ chøc bé nhí m¸y tÝnh IBM PC XT

1 Giíi thiÖu chung

1 Giíi thiÖu chung vÒ bé nhí m¸y tÝnh IBM PC XT

F E D C B A 9 8 7 6

5 PC DRAM (640 KB) 4

3 2 1 0

Bé nhí Video

ROM 256 KB FFFFF

Bé nhí trªn C0000

BFFFF A0000 9FFFF

Bé nhí qui íc

00000

Tæ chøc bé nhí m¸y tÝnh IBM PC XT

 1 Kb đầu tiên: địa chỉ 0 - 3FFH dành cho bảng véc tơ ngắt

 256 byte tiếp theo, vùng nhớ 400-4FFH dành cho vùng dữ liệu của BIOS

 256 byte tiếp theo, vùng nhớ 500 - 5FFH dùng để ghi các tham số của DOS (vùng dữ liệu DOS)

 Vùng 700H - 9FFFFH có một vài vị trí dùng cho các yêu cầu của DOS, ghi cấu hình máy, toàn bộ phần còn lại đ ợc dùng

để chạy ch ơng trình

2 Tổ chức bộ nhớ qui ớc

Bản đồ nhớ máy tính PC XT

FFFFF FE000 FDFFF F6000 F5FFF F4000 F3FFF CA000 C9FFF C8000 C7FFF C0000 BFFFF

A0000 9FFFF

00000

8K BIOS

32 K ch ơng trình dịch BASIC

8K ROM ng ời dùng 18K ROM mở rộng 8K ROM điều khiển đia 32K ROM mở rộng

128K Video RAM

640K DRAM

3 Tổ chức bộ nhớ trên

Ví dụ 2:

Viết chữ A màu đỏ trên nền trắng tại dòng 5 cột 10

Mµu

  Ghi chó Bit

vµ mµu nÒn

    Mµu ch÷

Bright White

mov ah,01h

int 21h

int 20h

Ví dụ 2: Khảo sát bộ nhớ máy tính tại

địa chỉ: FFFF:0

Ví dụ 3:

Viết ch ơng trình khởi động nguội máy tính, biết rằng ch ơng trình khởi động nằm ở ROM tại địa chỉ: F000:E05BH

Giải:

mov word ptr [BX],0E05BH

mov word ptr [BX+2],0F000H

jmp dword ptr [BX]

Phần bản đồ nhớ RAM IBM PC dành cho ngắt và dữ liệu BIOS

Địa chỉ Byte Chức năng 0000:0000 - 0000:03FF 1024 Bảng vectơ ngắt

0000:0410 - 0000:0411 2 Danh mục phần cứng đã cài đặt

0000:0412 - 0000:0412 1 Cờ khởi tạo

0000:041C - 0000:041D 2 Con trỏ bộ đệm bàn phím (cuối)

0000:041E - 0000:043D 32 Bộ đệm bàn phím

0000:043E - 0000:0448 11 Vùng dữ liệu đĩa

0000:0449 - 0000:0449 1 Chế độ video hiện thời

0000:044A - 0000:044B 2 Số cột màn hình

0000:044C - 0000:044D 2 Kích th ớc bộ đệm tái tạo (byte)

0000:044E - 0000:044F 2 offset bộ đệm tái tạo

0000:0450 - 0000:045F 16 Vị trí con trỏ, trang 1-8

0000:0460 - 0000:0460 1 Dòng kết thúc con trỏ

0000:0461 - 0000:0461 1 Dòng bắt đầu con trỏ

0000:0462 - 0000:0462 1 Số trang hiển thị hiện thời

0000:0463 - 0000:0464 2 Địa chỉ cơ sở đang hiển thị

0000:0465 - 0000:0465 1 Thanh ghi chế độ CRT của MDA hoặc CGA 0000:0466 - 0000:0466 1 Thanh ghi cho CGA

0000:0467 - 0000:046B 5 Vùng dữ liệu cassette

0000:046C - 0000:0470 5 Vùng dữ liệu của bộ định thời

Hình 7-3 Bản đồ bộ nhớ RAM (phần bảng vectơ ngắt và dữ liệu của BIOS)

Bé nhí qui íc 0

* Bộ nhớ phát triển: Là không gian nhớ trên 1Mb

 80286 có 24 chân địa chỉ, cho phép truy

nhập 16 Mb bộ nhớ

 80386 về sau có 32 chân địa chỉ cho phép truy nhập tối đa 4 Gb bộ nhớ

 ở chế độ thực, tất cả các bộ vi xử lý có thể truy nhập tối đa 1 Mb

 Để truy nhập bộ nhớ trên 1M, bộ vi xử lý phải chuyển sang chế độ bảo vệ và dùng hệ

điều hành phức tạp nh OS/2, UNIX hay

Windows NT

Bộ nhớ mở rộng

 Bộ nhớ mở rộng dùng phần cứng

(board nhớ mở rộng) và một thủ thuật lập trình để v ợt qua giới hạn 1MB bộ nhớ.

 Chuẩn bộ nhớ mở rộng LIM (EMS 3.0) đề xuất sử dụng 64 KB bộ nhớ liền nhau tạo thành một cửa sổ ở vùng nhớ trên chiếu tới 8 Mb của bộ nhớ mở rộng

 Không gian nhớ 64 KB liền nhau này đ

ợc chia thành 4 phần gọi là các khung

trang , mỗi khung trang truy nhập 16 KB

 Địa chỉ 16 KB trang thứ nhất bắt đầu

từ biên của từng 16 KB, nh 0, 4000, 8000, C000

 Do 64 K bộ nhớ phải liền nhau nên

nhiều board nhớ mở rộng sử dụng các

địa chỉ E0000-EFFFF cho 4 khung trang

của bộ nhớ mở rộng 64 K byte này đóng vai trò của cửa sổ chiếu vào một bộ nhớ lớn hơn

 Bắt đầu từ EMS 4.0, với nhiều bổ sung của hãng AST cùng một số hãng khác,

bộ nhớ mở rộng cực đại đã tăng từ 8 M lên 32 M.

 Tiêu chuẩn bộ nhớ mở rộng là ph ơng pháp nhằm v ợt qua giới hạn bộ nhớ 640

KB của DOS bằng các ch ơng trình tráo

đổi và bằng cách đ a d liệu vào ra bộ ữ

nhớ chính với tốc độ cao.

5 Bộ nhớ RAM CMOS

 Bộ nhớ RAM CMOS không thuộc không gian

bộ nhớ 1 MB của máy tính IBM PC, mà thuộc

1 vùng nhớ riêng

 Từ máy 286 trở về sau RAM CMOS nằm ở chip đồng hồ thời gian thực của Motorola MC146818 hoặc các chíp t ơng đ ơng

 RAM CMOS l u thông tin về cấu hình máy tính, một số thông tin trạng tháI, kiểu đĩa, chế độ làm việc….

 RAM CMOS máy tính IBM PC XT có dung l

ợng 64 Byte

 Để truy nhập bộ nhớ RAM CMOS không thể dùng các lệnh truy cập bộ nhớ thông th ờng (nh lệnh MOV ) mà cần sử dụng lệnh truy cập dữ liệu qua cổng

 ở các máy 286/386/486/Pentium RAM CMOS đ ợc gán địa chỉ cổng là 70H và 71H

 RAM CMOS khi máy tắt đ ợc cấp nguồn bằng pin Lithium hoặc Nickel-cadmium

B¶ng 7-4: Th«ng tin cña RAM CMOS

§ Þa chØ Néi dung

0A * Tr¹ng th¸i thanh ghi A

0B * Tr¹ng th¸i thanh ghi B

0C * Trạng thái thanh ghi C

0D * Trạng thái thanh ghi D

0E * Byte trạng thái chuẩn đoán

0F * Byte trạng thái dừng máy

10 Byte kiểu ổ đĩa - ổ A và B

12 Byte kiểu đĩa cứng - kiểu 1-14

14 Byte thiết bị

15 Byte bộ nhớ cơ sở phần thấp (kích th ớc bộ nhớ qui

ớc đ ợc đặt trong qúa tr ì nh thiết lập máy)

16 Byte bộ nhớ cơ sở phần cao (kích th ớc bộ nhớ qui

ớc đ ợc đặt trong qúa tr ì nh thiết lập máy)

17 Byte bộ nhớ mở rộng phần thấp (kích th ớc bộ nhớ

phát triển đ ợc đặt trong qúa tr ì nh thiết lập máy)

18 Byte bộ nhớ mở rộng phần cao (kích th ớc bộ nhớ phát

triển đ ợc đặt trong qúa tr ì nh thiết lập máy)

19 Byte mở rộng của đĩa C

1A Byte mở rộng của đĩa D

1B-2D Dự trữ

2E-2F 2-byte kiểm tra tổng CMOS

30 * Byte bộ nhớ mở rộng phần thấp (đ ợc đặt trong quá

tr ì nh POST)

31 * Byte bộ nhớ mở rộng phần cao (đ ợc đặt trong quá

tr ì nh POST)

32 * Byte ngày của thế kỷ

33 * Các cờ thông báo (đ ợc đặt khi bật nguồn)

34-3F Dự trữ

* Đọc nội dung của bộ nhớ RAM-CMOS

1 Gửi địa chỉ của byte cần đọc qua cổng 70H.

2 Đọc nội dung qua cổng địa chỉ 71H.

Trong Debug

O 70 ĐC

I 71

* Ghi néi dung vµo bé nhí RAM-CMOS

1 Göi vÞ trÝ cña byte cÇn ghi qua cæng

Xãa mËt khÈu:

O 70 2F

O 71 FF

6 Bộ nhớ RAM đi kèm (shadow RAM)

 Thời gian CPU truy nhập ROM chậm

(vài trăm ns), đòi hỏi bổ sung 2 hoặc 3 trạng thái chờ.

 Thời gian truy nhập DRAM nhanh hơn nhiều so với ROM (cỡ chục ns).

 Các nhà thiết kế sử dụng ph ơng pháp

ánh xạ đặc biệt phần cứng và ph ơng

pháp chống ghi bảo vệ dữ liệu để

chuyển nội dung của ROM ở vùng nhớ

trên vào các ô nhớ của DRAM với cùng

địa chỉ nh ROM

 Phần DRAM l u bản sao của ROM đ ợc bảo

vệ chống ghi này gọi là bộ nhớ RAM đi kèm

(Shadow Ram)

 Khi có yêu cầu các dịch vụ của ROM, thì

CPU lấy thông tin từ bộ nhớ RAM đi kèm với tốc độ cao hơn nhiều so với lấy từ ROM

 Sử dụng RAM đi kèm làm tăng hiệu quả

thực hiện có thể lên tới 40-50%

 Trong một số máy, RAM đi kèm đ ợc cho d

ới dạng chip riêng mà không sử dụng đến DRAM của hệ thống