Bài giảng Vi xử lý - Trần Thiên Thanh

VI XỬ LÝ 
Khoa: Điện – Điện Tử 
Bộ môn: Kỹ Thuật Máy Tính 
Giảng viên: Trần Thiên Thanh 
THÔNG TIN CHUNG MÔN HỌC 
Thời gian: 15 tuần – 60 tiết 
Lý Thuyết: 45 tiết – 11 tuần 
Bài tập-thực hành: 15 tiết – 03 tuần 
Điểm thi 
Chuyên cần: 10% 
Giữa kỳ: hết chương 3 – 10% 
Bài tập lớn/Thực hành: 10% - hết chương 4 
Thảo luận/bài tập: 10% 
Cuối kỳ: 60% - vấn đáp 
07-09-2009 
2 
Trần Thiên Thanh 
CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ 
Thảo luận, báo cáo (5%) 
Phân nhóm 
Đề tài thảo luận 
Báo cáo cuối buổi 
Bài tập tại lớp (5%) 
Bài tập lớn (10%) 
07-09-2009 
3 
Trần Thiên Thanh 
Proteus 7.1 – mô phỏng 
07-09-2009 
4 
Trần Thiên Thanh 
NỘI DUNG 
Yêu cầu: 
Hiểu về môn học và vai trò 
Nắm các yêu cầu để học tốt 
Cách học tốt môn này 
Nắm vững lý thuyết 
Học thuộc tập lệnh 8051 
Đọc tham khảo các chương trình ví dụ 
Viết chương trình nhiều với các ứng dụng thực tiễn, dùng phần mềm mô phỏng 
07-09-2009 
5 
Trần Thiên Thanh 
NỘI DUNG 
Giáo trình chính: 
Sách tham khảo: 
“The 8051 – Microcontroller” – I.Scott Mackenzie 
“Họ vi điều khiển 8051” – Tống Văn On 
07-09-2009 
6 
Trần Thiên Thanh 
MỤC LỤC 
CHƯƠNG 1: Giới thiệu vi xử lý 
CHƯƠNG 2: Phần cứng họ MCS-51 
CHƯƠNG 3: Lập trình hợp ngữ họ MCS-51 
CHƯƠNG 4: Các chức năng của họ vi điều khiển MCS-51 
CHƯƠNG 5: Giao tiếp 
07-09-2009 
7 
Trần Thiên Thanh 
CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ 
Mục tiêu ( Tuần 1 ) 
Hiểu và giải thích được cấu trúc chung và hoạt động của một hệ thống VXL. Vai trò các Bus 
Hiểu chức năng các khối của VXL 
Phân loại bộ nhớ 
SV biết các thảo luận, báo cáo 
07-09-2009 
8 
Trần Thiên Thanh 
CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ 
I – Tổng quan hệ thống vi xử lý 
II – Các loại bus 
III – Vi xử lý 
IV – Bộ nhớ 
V – Nhập xuất ( I/O ) 
VI – Vi xử lý – Vi điều khiển 
(Tập lệnh 8051) 
07-09-2009 
9 
Trần Thiên Thanh 
CHƯƠNG1: GiỚI THIỆU VI XỬ LÝ 
I – Tổng quan hệ thống vi xử lý 
II – Các loại bus 
III – Vi xử lý 
IV – Bộ nhớ 
V – Nhập xuất ( I/O ) 
VI – Vi xử lý – Vi điều khiển 
(Tập lệnh 8051) 
07-09-2009 
10 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I - Tổng quan hệ thống VXL 
1. Quá trình phát triển của máy vi tính 
2. Ứng dụng của vi xử lý 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
07-09-2009 
11 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
1. Quá trình phát triển của máy vi tính 
1971 - Intel giới thiệu 8080, là bộ vi xử lý đầu tiên, SDK-85 
Các hãng khác: Motorola, RCA, MOS Technology, Zilog giới thiệu 6800, 1801, 6502, Z80, D2, KIM-1,  
1976 – Intel giới thiệu 8748, vi điều khiển thuộc họ MCS-48 chuẩn công nghiệp 
1980 – Intel công bố chip 8051 ( Simen: SAB80515 
07-09-2009 
12 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
2. Ứng dụng của vi xử lý 
Thay thế các thành phần cơ điện trong các sản phẩm 
Máy giặt, bộ đèn điều khiển giao thông 
Xe ô tô, thiết bị công nghiệp, các sản phẩm tiêu dùng 
Các thiết bị ngoại vi của máy vi tính ( thảo luận ) 
07-09-2009 
13 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
07-09-2009 
14 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
 P (Microprocessor): Vi xử lý 
CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm 
Address bus : Bus địa chỉ 
Data bus: Bus dữ liệu 
Control bus: Bus điều khiển 
RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên 
ROM (Read-Only Memory): Bộ nhớ chỉ đọc 
I/O Interface: Khối giao tiếp nhập/xuất 
Peripheral Devices: Thiết bị ngoại vi 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
15 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
CPU 
Nguyên tắc làm việc: thực hiện các lệnh liên tục và tuần tự 
Mỗi lệnh được biểu diễn bằng mã máy ( binary = opcode) 
Kết nối với hệ thống bên ngoài thông qua hệ thống bus 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
16 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
Bộ nhớ 
Được phân chia theo chức năng: bộ nhớ chương trình: chứa mã lệnh ( mã máy ) và bộ nhớ dữ liệu: chứa dữ liệu để xử lý khi CPU thực hiện lệnh 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
17 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
Ngoại vi 
Thực chất là những cổng vào/ra để CPU giao tiếp với các thiết bị bên ngoài 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
18 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
Giải mã địa chỉ 
Bộ nhớ, ngoại vi kết nối chung bus, để tiết kiệm dây dẫn. Để trách hiện tượng xung đột logic thì bộ nhớ và I/O hoạt động ở 3 trạng thái (1,0,hi-Z) 
Khi bộ nhớ hay I/O được kết nối vào bus data thì phần còn lại ở trạng thái hi-Z 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
19 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
Hệ thống bus 
Bus địa chỉ: chứa định vị địa chỉ ( được CPU xuất ra) 
Bus data: tại 1 thời điểm, CPU chỉ giao tiếp được với 1 đơn vị bộ nhớ hoặc I/O (2chiều) 
Bus điều khiển: gồm các tín hiệu đồng bộ hoạt động 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
20 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
3. Sơ đồ khối của hệ vi xử lý 
Ba khối chính 
1. Bộ nhớ 
2. CPU: 
 - Đọc/ghi vào bộ nhớ 
 - Đọc từ đầu vào 
 - Ghi ra đầu ra 
 - Thực hiện lệnh nội bộ : số học và logic 
3. Phối ghép ( giao tiếp ) vào ra I/O 
Không có đường trực tiếp từ 1 sang 3. 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
21 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: I Tổng quan hệ thống VXL 
1.1 Hãy nêu các thành phần cơ bản trong một hệ vi xử lý? Chức năng của từng phần 
07-09-2009 
22 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
1. Bus địa chỉ 
Đệm bus địa chỉ 
2. Bus dữ liệu 
Đệm bus dữ liệu 
Bus điều khiển 
07-09-2009 
23 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
1. Bus địa chỉ 
Đệm bus địa chỉ 
2. Bus dữ liệu 
Đệm bus dữ liệu 
Bus điều khiển 
07-09-2009 
24 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
1. Bus địa chỉ 
Nội dung: thông tin địa chỉ cần truy xuất (ngăn nhớ hoặc thiết bị) 
Số lượng địa chỉ µP quản lý phụ thuộc số đường dây (16,20,24,32) 
Bus một chiều đi từ µP 
N đường dây 2 N địa chỉ 
8051 N =16 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
25 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
1. (Đệm bus địa chỉ) 
Kết nối vật lý dẫn đến quá dòng: 
	Không hoạt động 
	Hoạt động không ổn định 
 Dùng bộ đệm địa chỉ 
07-09-2009 
26 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
1. Bus địa chỉ 
1.9 Có bao nhiêu vị trí bộ nhớ có thể được định địa chỉ bởi một µP có 20 đường địa chỉ? 
07-09-2009 
27 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
2. Bus dữ liệu 
Nội dung: thông tin dữ liệu đến/từ µP 
Số lượng đường dây quyết định số bit dữ liệu mà µP có khả năng quản lý cùng một lúc (8,16,32, 64  bit) 
Bus hai chiều 
 P 
(CPU) 
Data bus 
Control bus 
RAM 
ROM 
I/O Interface 
Address bus 
Input Devices 
Memory 
Hình 1.1 
Output Devices 
Peripheral Devices 
07-09-2009 
28 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
2. Bus dữ liệu 
CPU 
Bộ nhớ hoặc phối ghép vào/ra (I/O) 
Bus dữ liệu 
CPU 
Bộ nhớ hoặc phối ghép vào/ra (I/O) 
Bus dữ liệu 
a) Đọc - Read 
b) Ghi - Write 
Tại 1 thời điểm, dữ liệu chỉ truyền theo 1 hướng 
07-09-2009 
29 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
2. Bus dữ liệu 
Bus địa chỉ hoạt động độc lập với bus dữ liệu 
07-09-2009 
30 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
2. Bus dữ liệu 
Kỹ thuật đệm 2 chiều sử dụng thêm một tín hiệu điều khiển, tín hiệu này sẽ quy định chiều dữ liệu sẽ được đệm. 
07-09-2009 
31 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
2. Bus dữ liệu 
1.10 Nếu một chip bộ nhớ có kích thước là 1024x4bit thì phải cần bao nhiêu chip như vậy để tạo ra 2k(2048) bye bộ nhớ? 
1.11 Nếu một chip bộ nhớ có kích thước là 256x1bit thì phải cần bao nhiêu chip như vậy để tạo ra 1KB bộ nhớ? 
07-09-2009 
32 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
3. Bus điều khiển 
Gồm các đường tín hiệu khác nhau ( , 
Hướng truyền tuỳ vào loại tín hiệu 
06 loại truyền thông tiêu biểu mà bus điều khiển phải xác định bằng tín hiệu điện 
Đọc/ghi từ/vào bộ nhớ 
Đọc/ghi từ/vào I/O 
Nhận biết yêu cầu ngắt (interrupt acknowledge) 
Nhận biết yêu cầu treo (phục vụ DMA, hold acknowledge) 
07-09-2009 
33 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
07-09-2009 
34 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
07-09-2009 
35 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Execution Unit: Khối thực thi 
Control Unit: Khối điều khiển 
Registers: Các thanh ghi 
ALU (Arithmetic & Logic Unit): Khối logic - số học 
Sequencer: Bộ điều khiển tuần tự 
Instruction Register: Thanh ghi lệnh 
Instruction Decoder: Bộ giải mã lệnh 
Program Counter: Bộ đếm chương trình 
Internal bus: Bus nội 
Bus interface: Giao tiếp bus 
Data bus driver: Bộ điều khiển bus dữ liệu 
Control bus driver: Bộ điều khiển bus điều khiển 
Address bus driver: Bộ điều khiển bus địa chỉ 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
36 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Sequencer: Bộ điều khiển tuần tự: nhận lệnh từ bộ nhớ, sau đó giải mã lệnh và truyền lệnh đã giải mã đến khối thực thi 
Instruction Register: Thanh ghi lệnh 
Instruction Decoder: Bộ giải mã lệnh 
Program Counter: Bộ đếm chương trình 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
37 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Thanh ghi PC ( bộ đếm chương trình): 
Nội dung là địa chỉ ô nhớ chứa mã lệnh cần truy xuất (lệnh kế tiếp lệnh đang thực thi) 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
38 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Thanh ghi PC ( bộ đếm chương trình): 
Nội dung là địa chỉ ô nhớ chứa mã lệnh cần truy xuất (lệnh kế tiếp lệnh đang thực thi) 
Gặp lệnh chuyển điều khiển ( nhảy, gọi chương trình con) thì nội dung PC bị thay đổi 
Còn có tên là con trỏ lệnh IP ( Instruction Pointer) 
Address1 – MOV 20H,B 
Address2 – MOV R0,#20h 
Address3 – XCHD A, @R0 
Address 4 – MOV B,20H 
Address2 
PC 
07-09-2009 
39 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Việc tìm nạp lệnh từ bộ nhớ là một trong các thao tác cơ bản nhất mà  P thực hiện, gồm các bước như sau: 
- Nội dung của PC được đặt lên bus địa chỉ. 
- Tín hiệu điều khiển READ được xác lập (chuyển sang trạng thái tích cực). 
- Mã lệnh được đọc từ bộ nhớ và đưa lên bus dữ liệu. 
- Mã lệnh được chốt vào thanh ghi lệnh IR bên trong. 
- PC được tăng lên để chuẩn bị tìm nạp lệnh kế từ bộ nhớ. 
07-09-2009 
40 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Một chu kỳ lệnh có thể chia thành 2 bước: 
Chu kỳ nhận lệnh: CPU sẽ xuất nội dung thanh ghi PC ra bus địa chỉ, đồng thời xuất tín hiệu đọc lệnh trên bus dữ liệu giải mã địa chỉ nhận lệnh( địa chỉ, tín hiệu điều khiển) và cho phép xuất ô nhớ có địa chỉ tương ứng, đặt dữ liệu ( là mã lệnh) lên bus data. CPU đọc data này và cất trong IR. Đồng thời, nội dung PC tăng, trỏ vào địa chỉ mã lệnh kế tiếp. Thuật ngữ PC hiện hành là PC đã trỏ vào mã lệnh kế tiếp 
07-09-2009 
41 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Một chu kỳ lệnh có thể chia thành 2 bước: 
Chu kỳ thực thi lệnh: giải mã lệnh nhận lệnh từ IR, giải mã lệnh và phát tín hiệu điều khiển đến các khối liên quan để thực hiện lệnh. Tuỳ lệnh mà việc thực thi chỉ thực hiện bên trong CPU hay cần giao tiếp ra bên ngoài. 
07-09-2009 
42 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Một chu kỳ lệnh có thể chia thành 2 bước: 
Hiện nay, người ta dùng kỹ thuật đừơng ống có nghĩa là 2 chu kỳ trên hoạt động cùng 1 thời điểm để tiết kiệm chu kỳ bus. 
07-09-2009 
43 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Bộ giải mã lệnh: 
Nhận lệnh từ IR 
Thông dịch (diễn dịch) các lệnh được nhận vào µP 
Tác động đến những phần khác (ALU, các thanh ghi đa dụng) để lệnh đó được thực hiện 
Từ điển lưu nghĩa của mỗi lệnh 
ID càng lớn thì PC càng hiểu nhiều lệnh 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
44 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Thanh ghi lệnh: 
Lưu trữ mã nhị phân của lệnh đang được thực thi 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
45 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Khối thực thi: 
Thực thi và ghi kết quả câu lệnh 
Các toán hạng nằm ở thanh ghi hoặc ở bus nội 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
46 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
ALU: 
Vi mạch điện tử 
Thực hiện các phép toán số học (+,-,*,/) và logic(and, or, not, xor) 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
47 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Thanh ghi đa dụng: 
Chức năng chính: lưu trữ tạm thời dữ liệu 
Nội dung: dữ liệu cần xử lý hoặc địa chỉ chứa giá trị cần xử lý nhận từ bộ nhớ hoặc I/O 
Thanh ghi và độ rộng thanh ghi càng lớn càng tốt. ( không thực hiện nhiều phép truyền thông tin giữa µP và bộ nhớ do truy xuất trực tiếp từ thanh ghi 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
48 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Thanh ghi đa dụng: 
Mỗi thanh ghi có địa chỉ truy xuất đến (byte/bit tuỳ vị trí) 
Nối với nhau hoặc đến các phần tử khác thuộc µP bằng bus nội 
Độ rộng: 8 bit, 16bit, 32bit, 64bit. 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
49 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Khối điều khiển: 
Tạo tín hiệu điều khiển cho các hoạt động bên trong + bên ngoài của µP . 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
50 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 III Chip Vi xử lý µP 
Giao tiếp bus: 
Gồm 3 bộ điều khiển để giao tiếp với bus bên ngoài tương ứng 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
Address bus 
Data bus 
Control bus 
Registers 
(data, address) 
ALU 
Address bus 
driver 
Data bus 
driver 
Control bus 
driver 
Program Counter 
Internal bus 
Bus Interface 
Execution Unit 
Sequencer 
Hình 1.6 
Control 
Unit 
Instruction Decoder 
Instruction Register 
07-09-2009 
51 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
Nhắc lại các đơn vị bit, nibble, byte, word 
Bit: 0,1 
Nibble: 4 bit 
Byte: 8 bit 
Word 
2 byte 
Dài:4 byte ( theo thế hệ vi xử lý 16bit, 32bit ) 
07-09-2009 
52 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
1. Phân loại 
2. Cấu trúc bên trong tiêu biểu của bộ nhớ 
3. Truy xuất bộ nhớ 
4. Giải mã địa chỉ cho bộ nhớ 
07-09-2009 
53 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
1. Phân loại 
Bộ nhớ thường được chia làm hai loại: bộ nhớ cơ bản (hay bộ nhớ chính – main memory) và bộ nhớ lưu trữ (storage memory). 
- Bộ nhớ chính: ROM và RAM. 
- Bộ nhớ lưu trữ: băng từ, đĩa mềm, đĩa cứng 
Thông thường bộ nhớ lưu trữ được xem như là thiết bị I/O 
07-09-2009 
54 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
a. Bộ nhớ chỉ đọc – ROM (Read-Only Memory) 
Là bộ nhớ chỉ đọc, không thể sửa đổi thông tin trong các hoạt động thông thường. 
Thông tin ghi trong ROM sẽ không bị mất đi khi mất nguồn cung cấp. 
ROM được ghi bằng thiết bị chuyên dụng. 
ROM thường được dùng để chứa các chương trình và dữ liệu cố định ( chương trình khởi động, dữ liệu tra bảng  ) 
07-09-2009 
55 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
b. Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên – RAM (Random Access Memory) 
Cho phép đọc/ghi thông tin bất kỳ lúc nào trong quá trình làm việc mà không cần thiết bị đặc biệt. 
Thông tin trong RAM sẽ bị mất khi mất nguồn cung cấp. 
07-09-2009 
56 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
Có hai loại RAM chính: 
RAM động – DRAM (Dynamic RAM): có cấu tạo từ các transistor MOSFET và tụ điện ( 1 phần tử nhớ ), lưu trữ thông tin bằng điện tích trong tụ nên thông tin có thể mất đi (rò rĩ hết) nếu không có biện pháp duy trì thích hợp. Do đó cần có quá trình làm tươi (refresh) định kì để phục hồi nội dung của các ô nhớ trước khi nó mất đi (rò rĩ hết). DRAM có thể tích hợp với dung lượng lớn. 
RAM tĩnh – SRAM (Static RAM): cấu tạo từ những Flipflop (FF) ( 1 phần tử nhớ ), mỗi FF lưu trữ một bit thông tin nên SRAM không cần quá trình làm tươi để duy trì nội dung. Tuy nhiên, nó khó tích hợp với dung lượng lớn 
07-09-2009 
57 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
2. Cấu trúc bên trong tiêu biểu của bộ nhớ 
Bộ nhớ gồm các phần tử nhớ hay ô nhớ (memory cell) được tổ chức dưới dạng ma trận. Mỗi ô nhớ chứa một bit thông tin. 
Mảng nhớ được phân chia thành một chuỗi các ngăn nhớ hay từ nhớ (word). 
Mỗi ngăn nhớ đều có một địa chỉ duy nhất. 
Một ngăn nhớ có thể có 4-bit, 8-bit, 16-bit  
Ký hiệu: số ngăn nhớ x độ rộng mỗi ngăn nhớ 
Ví dụ: bộ nhớ 1024 x 8 bao gồm 210 ngăn nhớ, mỗi ngăn nhớ có 8-bit. 
07-09-2009 
58 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
Cấu trúc bên trong tiêu biểu của bộ nhớ: 
Memory array: Mảng ô nhớ 
Row address decoder: Bộ giải mã địa chỉ hàng 
Column address decoder: Bộ giải mã địa chỉ cột 
Memory cell: Ô nhớ 
Three state driver: Bộ điều khiển ngõ ra 3 trạng thái 
Data Output: Dữ liệu ra 
Data Input: Dữ liệu vào 
Address: Địa chỉ 
Write: Ghi 
Hình 1.8 
Memory array 
Write 
Row 
address 
decoder 
Column 
address 
decoder 
EN Three State driver 
Data Output 
Data Input 
Data 
Address 
Memory cell 
07-09-2009 
59 
Trần Thiên Thanh 
Ch1 IV Bộ nhớ (memory) 
Các tín hiệu tiêu biểu trên một chip nhớ: 
+ (Chip Select): tín hiệu chọn chip (cho phép chip). 
+ (Output Enable): tín hiệu cho phép xuất dữ liệu ( nhận xung kích từ  P ). 
+ (Write Enable): tín hiệu cho phép ghi dữ liệu ( nhận xung kích từ  P ). 
+ Address: các tín hiệu địa chỉ ( từ bus địa chỉ ) để chọn ngăn nhớ cần thao tác. 
+ Data: các tín hiệu dữ liệu đọc ra (data output) hay ghi vào (data input), được nối với bus dữ liệu. 
Hình 1.8 
Memory array 
Write 
Row 
address 
decoder 
Column 
address 
decoder 
EN Three State driver 
Data Output 
Data Input 
Data 
Address 
Memory cell 
07-09-2009 
60 
Trần Thiên Thanh 
Ch1: II Các loại bus 
Các đặc trưng của tập lệnh 
Tuỳ ứng dụng có tập lệnh khác nhau 
07-09-2009 
61 
Trần Thiên Thanh