Giới thiệu về Vi điều khiển

1. Sơ đồ khối của một hệ máy tính

CPU: đơn vị xử lý trung tâm.

Ram: bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiêu

Rom: bộ nhớ chỉ đọc

Interface circuitry: mạch giao tiếp

Peripheral device: các thiết bị ngoại vi

Address bus: địa chỉ bus

Data bus: bus dữ liệu

Control bus: bus điều khiển

2. Đơn vị xử lý trung tâm

Instruction register: thanh ghi lệnh lưu giữ mã nhị phân của lệnh để đc thực thi.

PC: program counter lưu trữ dịa chỉ của lệnh kế tiếp trong bộ nhớ cần dược thực thi

ALU( arithmetic -logic unit)

Instruction decode and control unit : có nhiệm vụ xác định thao tác cần thực hiện và thiết lập các hoạt động cần thiết để thực hiện các thao tác.

3. Hoạt động của bus trong chu kỳ tìm nạp lệnh

- Nội dung PC được đặt lên address bus

- Tín hiệu READ được xác lập

- Opcode đọc từ Ram được đưa lên data bus

- Opcode được chốt vào trong thanh ghi lệnh bên trong CPU

- PC được tăng để chuẩn bị tìm nạp lệnh kế từ bộ nhớ.

+ CPU đơn vị xử lý trung tâm

+ program counter: bộ đếm chương trình

+ Instruction register: thanh ghi lệnh

+ clock : chân xung clock

+ Read :chân điều khiển đọc.

+ address bus: bus địa chỉ

+ data bus: bus dữ liệu

+ Control bus: bus điều khiển

4. RAM and ROM

Phân biệt RAM and ROM

+ RAM là bộ nhớ đọc ghi, Not store data when mất điện

+ Rom là bộ nhớ chỉ đọc, store data when mất điện

5. Data bus, address bus, control bus

- Truy xuất tới một mạch xung quanh cpu

- Vơi một thao tác đọc ghi, CPU xác định rõ vị trí của dữ liệu bằng cách đặt một địa chỉ lên bus địa chỉ, sau đó tích cực một tín hiệu trên bus điều khiển để chỉ ra thao tác đọc hay ghi. Thao tác đọc lấy một byte dữ liệu từ bộ nhớ ở ví trí đã xác định và đặt byte này lên bus dữ liện. CPU đọc dữ liệu và đặt dữ liệu trong các thanh ghi nội bộ của CPU.

- Với thao tác ghi, CPU xuất dữ liệu lên bus dữ liệu. Nhờ vào tín hiệu điều khiển, bộ nhớ nhận biết đây thao tác ghi và lưu dữ liệu vào vị trí đã xác định.

- Bus dữ liệu mang thông tin giữa CPU và bộ nhớ cũng như CPU và các thiết bị xuất nhập

- Máy tính sử dụng 2/3 để di chuyển dữ liệu, vì thao tác di chuyển dữ liệu xảy ra giữa một thanh ghi CPU với Ram Rom. Độ rộng của bus dữ liệu ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất máy tính.

- Thuật ngữ “dữ liệu” được sử dụng ở đây có ý nghĩa tổng quát “thông tin “ di chuyển trên bus dữ liệu có thể là lệnh chương trình, địa chỉ sau lệnh hoặc là dữ liệu của chương trình.

- Control bus là hỗn hợp các tín hiệu điều khiển , mỗi tín hiệu có vai trò riêng.

6. Các thiết bị nhập xuất.

6.1. Các thiêt bị lưu trữ lớn.

Gồm Ram,Rom, Flash,SSD,HSD,CD

6.2. Các thiết bị giao tiếp với con người:

- Máy in, màn hình chuột…..

6.3. Các thiết bị điều khiển, kiểm tra.

7. Program :small or big

Hình trên minh hoa ba cấp phần mềm ở vị trí giữa người dùng với phần cứng máy tính: application software; operating system; input/output subroutines.

- Ở cấp thấp nhất input/output subroutines quản lý trực tiếp phần cứng của hệ thống như: đọc từ bàn phím,…. Được viết bởi các chuyên gia phần cứng và lưu trữ trong ROM.

- Hệ điều hành là tập hợp các chương trình được nạp vào trong hệ thống máy tính nhằm cung cấp cớ chế cung cấp quản lý, sử dụng tài nguyên hiệu quả. Các khả năng này được thông qua command language và utility program. Từ đó chúng tạo điều kiện để pháp triển các application software.

8. Từ bộ VXL-VDK

8.1. Cấu trúc phần cứng.(hardware architecture

- VXL là một CPU đơn chip.

- VDK là một vi mạch đơn chứa bên trong là một CPU và các mạch khác tạo nên một hệ máy tính đầy đủ. Hình ảnh dưới đây là minh họa đầy đủ cho các thành phần VDK.

- CPU : đơn vị xử lý trung tâm

- Timers : bộ định thời

- Interupt control : điều khiển ngắt

- Serial interface : giao tiếp nối tiếp

- Parallel interface: giao tiếp song song

- External clocks: các xung bên ngoài

- External interrupts: ngắt ngoài

- Serial device: thiết bị nối tiếp

Note: Một đặc trưng của vđk là hệ thống ngắt được thiết kế trong chip.

8.2. Các ứng dụng (application)

- Các bộ VXL được làm các CPU trong hệ máy vi tính.

- Các bộ VĐK được trong các thiết bị nhỏ nhằm phục vụ cho một mục đích nào đó.

8.3. Instruction set feature ( đặc trưng tập lệnh)

- Tập lênh của các VXL bao gồm các lệnh bao quát nên chúng mạnh về các kiểu định địa chỉ với các lệnh cung cấp các hoạt động trên các lượng dữ liệu lớn. các lệnh có thể hoạt động trên các ½ byte,byte, word, double word. Các kiểu định địa chỉ cung cấp khả năng truy xuất các dãy dữ liệu lớn bằng cách sử dụng các con trỏ địa chỉ và các offset.

- Các vi điều khiển có các tập lệnh cung cấp các điều khiển xuất nhập. Mạch giao tiếp cho nhiều ngõ nhấp ngõ xuất chỉ sử dụng 1 bit. Các bộ vi điều khiển có các lệnh set và xóa các bit đơn và thực thi các thao tác hướng bit như là AND,OR,XOR nhảy nếu bit được set hoặc được xóa.

- Trong các thiết bị điều khiển và kiểm tra, các bộ vi điều khiển có các mạch bên trong và các lệnh dành cho thao tác nhập, định thời sự kiện(timer), cho phép và thiết lập các mức ưu tiên cho các ngắt được tạo ra bởi các kích thích bên ngoài. Do kết cấu phần cứng nên các bộ vđk , các lệnh phải thật co đọng và hầu hết thực thi trên tầng byte. Tiêu chuẩn thiết kế chương trình cần phải đặt vừa trong ROM, nếu dùng thêm ROM ngoài dẫn đến làm tăng giá thành.

Tìm kiếm Blog này

KTMT