We’ve updated our privacy policy so that we are compliant with changing global privacy regulations and to provide you with insight into the limited ways in which we use your data.
You can read the details below. By accepting, you agree to the updated privacy policy.
Thank you!
View updated privacy policy
We've encountered a problem, please try again.
Thông tin tài liệu
Ngày đăng: 29/09/2013, 11:20
5 CHƯƠNG 2 : CẤU TRÚC MỘT MÁY VI TÍNH IBM PC 2.1_BỘ XỬ LÝ TRUNG ƯƠNG Trung tâm của một máy vi tínhIBM PC là bộ xử lý trung ương [CPU] 8088 do Intel sản xuất . 8088 là một vi mạch đặc biệt, có khả năng tự thực hiện một loạt các mệnh lệnh được liệt kê trước,có khả năng tự phán đoán để chọn cách đáp ứng với các tình huống trong quá trình thực hiện lệnh. Mỗi mệnh lệnh 8088 được biểu thò bằng một nhóm các byte. Các byte ấy được gọi là mã lệnh [opcode] của bộ xử lý . Khi thực hiện công việc của mình CPU đọc các mã lệnh được lưu chứa trong bộ nhớ của máy tính và thực hiện chúng theo thứ tự liên tiếp nhau. 2.2_BỘ NHỚ Bộ nhớ là nơi lưu chứa các mệnh lệnh mà CPU sẽ phải thực hiện,cũng là nơi ghi nhớ các thông tin, các giá trò trung gian, các kết quả của quá trình làm việc . Bộ nhớ được tạo thành từ hai loại chính : - Bộ nhớ chỉ đọc - ROM [Read Only Memory] - Bộ nhớ đọc/ghi - RAM [Random Access Memory] Các thông tin ghi trên ROM là cố đònh và không xóa được: mang tính chất “vónh cửu” Các thông tin trên RAM có thể được sửa đổi tùy thích, nhưng những gì đang được lưu giữ trong RAM sẽ mất đi khi tắt máy. Trong một máy tính, mỗi phần tử nhớ thuộc ROM hoặc RAM được ghi nhận bởi một số thứ tự [gọi là đòa chỉ]. 2.3_CÁC MẠCH HỖ TR Để có thể hoạt động được, CPU cần đến sự hỗ trợ của nhiều vi mạch khác. Đồng thời, CPU cũng không thể giao tiếp với người sử dụng bằng các giá trò nhò phân biểu diễn dưới dạng các xung điện . Nó phải nhờ đến các mạch giao diện [Interface] như keyboard controller,video controller . Các mạch giao diện này sẽ điều động trực tiếp đến các phương tiện giao tiếp cụ thể với người sử dụng [như màn hình,bàn phím,máy in .] theo các yêu cầu,các thông tin được gởi đến từ CPU. 2.4_PORT Để liên lạc với các vi mạch hỗ trợ,các mạch giao diện, CPU dùng một hệ thống đòa chỉ riêng [ khác với hệ thống đòa chỉ đònh vò của bộ nhớ ] để xác đònh đối tượng cần đối thoại . Mỗi đòa chỉ trong hệ thống này được gọi là một cổng [port] . Mỗi vi mạch hỗ trợ, mỗi mạch giao diện sẽ chiếm dụng một số cổng xác đònh . Khi cần giao tiếp, CPU chỉ cần sử dụng đến các cổng tương ứng. SYSTEM BUS TIMER CLOCK CPU MEMORY DMA INTERRUPT CONTROLLER VIDEO CONTROLLER KEYBOARD CONTROLLER IO INTERFACE HARD DISK CONTROLLER DISKETTE CONTROLLER 6 2.5_CLOCK Các mạch điện ít khi nào có thời gian thực hiện giống nhau. Do đó, để các phần tử trong một máy tính hoạt động nhòp nhàng ăn khớp với nhau phải có một bộ phận đếm nhòp . Đảm nhiệm công việc này là một bộ phận tạo xung nhòp cho tất cả các mạch điện trong máy . Bộ phận này được gọi là đồng hồ của máy . Máy có đồng hồ với tần số càng cao thì sẽ chạy càng nhanh. 2.6_BUS CPU và các mạch có liên quan được nối song song với một dải các kênh liên lạc, nguồn cung cấp điện . cấu trúc này được gọi là bus. Bus được chia thành 4 phần chính: 1. Command bus 2. Address bus 3. Data bus 4. Power bus Hệ thống quản lý bus gọi là Bus controller Giao tiếp thông qua bus được thực hiện như sau : Giả sử CPU cần tăng giá trò từ một phần tử nhớ tại đòa chỉ X lên 1 đơn vò, nó phải trải qua các bước sau : 1. Đặt đòa chỉ X vào address bus 2. Đưa yêu cầu đọc memo vào command bus 3. Đợi Bus thông báo sẵn sàng : bus controller lấy giá trò tại đòa chỉ X đặt vào Data bus 4. Tiếp nhận giá trò cần đọc từ data bus 5. Tăng giá trò ấy lên 1 [ phép toán được thực hiện trong CPU ] 6. Đặt giá trò mới trở lại data bus 7. Đưa yêu cầu ghi memo vào command bus [address bus đang giữ giá trò cũ] . 5 CHƯƠNG 2 : CẤU TRÚC MỘT MÁY VI TÍNH IBM PC 2.1_BỘ XỬ LÝ TRUNG ƯƠNG Trung tâm của một máy vi tính IBM PC là bộ xử lý trung ương [CPU]. để các phần tử trong một máy tính hoạt động nhòp nhàng ăn khớp với nhau phải có một bộ phận đếm nhòp . Đảm nhiệm công vi c này là một bộ phận tạo xung
- Xem thêm -
Xem thêm: Cấu trúc một máy vi tính IBM PC, Cấu trúc một máy vi tính IBM PC,
Phần 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY TÍNH PC
2.1 Sơ đồ khối máy tính IBM-PC
Gồm 5 thành phần cơ bản:
-
Bộ xử lý Processor.
-
Hệ thống nhớ Memory.
-
Hệ thống vào ra IO System.
-
Bus liên kết hệ thống.
-
Chương trình.
CPU Bộ nhớ chính
Bus liên kết hệ thống Hệ thống vào ra
Bàn phím, màn hình, ổ đĩa, chuột, ...và các mạch ghép nối
Sơ đồ khối chung:
Trang
5 78
Giáo viên hướng dẫn: Vương Quốc Dũng Lớp: Tin5-K8
Hình 2.1. Sơ đồ khối
cấu trúc của IBM-PC Máy tính có 1 bộ xử lý trung tâm CPU thì máy tính đó gọi là máy tính
tuần tự, hay còn gọi là máy tính Ven Newmann.
Máy tính có nhiều bộ xử lý gọi là máy tính song song.
Đơn vị xử lý trung tâm:
Chức năng: - Xử lý dữ liệu VD : các phép toán số học và logic
- Điều khiển hoạt động của hệ thống. Nguyên tắc hoạt động:
-
Hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ, nhận lần lượt từng lệnh từ bộ nhớ, giải mã để phát tín hiệu điều khiển thực hiện lệnh.
Trong
quá trình thực hiện chương trình, nó trao đổi dữ liệu với bộ nhớ và các thiết bị vào ra.
Các thành phần cơ bản:
-
Đơn vị điều khiển CU: Control Unit: điều khiển hoạt động của CPU và các thành phần khác của máy tính.
-
Đơn vị số học và logic ALU: Arithmetic Logic Unit: thực hiện các phép toán số học và logic treeb các dữ liệu cụ thể.
-
Tập thanh ghi RF: Register File: Là các ngăn nhớ đặc biệt nằm trong CPU để chứa các thơng tin tạm thời phục vụ cho q trình thực hiện
chương
trình.
-
Đơn vị nối ghép BUSBIU: Bus Interface Unit: kết nối và trao đổi thông tin giữa Bus bên trong và Bus bên ngoài CPU.
-
Bộ nhớ cache sơ cấp: Làm bộ nhớ đệm có tốc độ truy nhập cao, giúp vàora dữ liệu nhanh hơn.
Hệ thống nhớ:
Chức năng: Dùng để nhớ chương trình và dữ liệu.
-
Chương trình là những lệnh yêu cầu máy tính phải thực hiện.
-
Dữ liệu là những gì mà chương trình tác động vào.
-
Các thao tác cơ bản: + Đọc dữ liệu Read + Ghi dữ liệu Write
Các
thành phần cơ bản:
Trang
6 78
Giáo viên hướng dẫn: Vương Quốc Dũng Lớp: Tin5-K8
-
Bộ nhớ chính: Main Memory: Là thành phần nhớ được nối trực tiếp với CPU và được điều khiển bởi CPU. Các chương trình đang thực
hiện phải nằm trong bộ nhớ chính. Bộ nhớ chính gồm các ngăn nhớ và mỗi ngăn nhớ có 1 địa chỉ xác
định, các ngăn nhớ được tổ chức theo Byte.
Bộ nhớ chính có tốc độ cao, dung lượng nhỏ. Gồm: ROM:
Chứa thông tin cố định trong hệ thống. RAM:
Bộ nhớ tạm
thời.
-
Bộ nhớ ngồi:
•
Chức năng và đặc điểm
+
Lưu trữ tài nguyên phần mềm Máy tính.
+
Được kết nối với hệ thống như thiết bị vào ra.
+
Dung lượng rất lớn vài trăm GB
+
Tốc độ chậm
•
Các loại bộ nhớ ngồi
+
Bộ nhớ từ: Đĩa cứng, đĩa mềm,…
+
Bộ nhớ quang: CD, VCD, DVD,…
+
Bộ nhớ bán dẫn: flash Disk, memory Card, pen, Disk,…
-
Bộ nhớ Cache thứ cấp: Bộ nhớ đệm truy nhập nhanh. Được đặt xen giữa bộ nhớ chính và CPU để tăng tốc độ trao
thông tin giữa CPU và
hệ thống nhớ.
Hệ thống vào ra:
Chức năng:
-
Dùng để trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên ngồi. Các thành phần:
-
Các thiết bị ngoại vi các thiết bị vào ra: làm nhiệm vụ chuyển đổi thông tin ở dạng vật lý nào đó về dạng dữ liệu phù hợp với máy tính.
-
Các mạch ghép nối vào ra: Các thiết bị ngoại vi không được nối ghép trực tiếp với CPU mà phải thông qua các mạch ghép nối vào ra. Trong
các mạch ghép nối vào ra có các cổng vào ra và
được đánh địa chỉ xác định. Các thiết bị vào ra được ghép nối thông qua cổng.
Hệ thống BUS
-
Chức năng: liên kết các thành phần khác nhau trong hệ thống, do vậy còn gọi là Bus liên kết hệ thống.
Trang
7 78
Giáo viên hướng dẫn: Vương Quốc Dũng Lớp: Tin5-K8
• Định nghĩa Bus:
Là tập hợp các đường dây dẫn điện để vận chuyển thơng tin - tín hiệu điện các Bit từ phần mạch này đến các phần mạch khác trong phạm
vi máy tính.
1 Bit tại 1 thời điểm
Bit là từ viết tắt của
‘BInary digiT’. Bản chất vật lý:
Không có điện áp truyền 0 Có điện áp truyền 1
Tập các đường dây vận chuyển thông tin đồng thời được gọi là độ rộng của Bus Ví dụ: 8 đường dây thì độ rộng là 8 Bit
• Chức năng của Bus:
Bus chia thành 3 loại: - Bus địa chỉ.
- Bus dữ liệu. - Bus điều khiển
Chỉ có Bus địa chỉ và Bus dữ liệu mới có khái niệm độ rộng. Lý do tồn tại của các loại Bus:
Bus địa chỉ:
-
CPU muốn trao đổi dữ liệu với ngăn nhớ nào, với cổng vào ra nào thì cần
phải có Bus địa chỉ.
-
Bus địa chỉ vận chuyển địa chỉ từ CPU đến bộ nhớ hay cổng vào ra để xác định ngăn nhớ nào hay cổng vào ra nào cần trao đổi thông tin.
-
Bus địa chỉ nói tổng qt gồm n đường dây A
÷
A
n-1
thì gọi độ rộng Bus là n Bit và n Bit này được dùng để đánh địa chỉ, do đó có khả
năng quản lý tối đa 2
n
địa chỉ ngăn nhớ hay 2
n
Byte nhớ vì bộ nhớ chính quản lý theo Byte.
Ví dụ: Bus địa chỉ của 1 số bộ VXL là 80888086: Bộ vi xử lý có n = 20
quản lý tối đa 2
20
Byte = 1 MB 80286:
n = 24 quản lý tối đa 2
24
Byte = 2
4
x 2
20
= 16 MB. 80386:
n = 32 quản lý tối đa 2
32
Byte = 2
2
x 2
30
= 4 GB.
Trang
8 78
Giáo viên hướng dẫn: Vương Quốc Dũng Lớp: Tin5-K8
Pentum II: n = 36 quản lý tối đa 2
36
Byte = 2
6
x 2
30
= 64 GB.
Bus dữ liệu:
-
Vận chuyển lệnh từ bộ nhớ đến CPU.
-
Vận chuyển dữ liệu giữa các thành phần với nhau.
-
Bus dữ liệu
ký hiệu D
÷
D
m-1
thì độ rộng Bus là m Bit. m thường là các giá trị: 8, 16, 32, 64.
Ví dụ: 808886:
m = 8 tức là vận chuyển 1 lúc 1 Byte. 80286:
m = 16 tức là vận chuyển 1 lúc 2 Byte. 80386486: m = 32 tức là vận chuyển 1 lúc 4 Byte.
Pentum II: m = 64 tức là vận chuyển 1 lúc 8 Byte.
Bus điều khiển:
-
Là tập hợp các tín hiệu điều khiển hoặc là phát ra từ CPU để điều khiển bộ nhớ hay hệ thống vào ra, hoặc là từ bộ nhớ hay hệ thống vào ra đến
yêu cầu CPU.
Một số
tín hiệu điều khiển điển hình: + Các tín hiệu phát ra từ CPU điều khiển ghi, đọc bộ nhớ hay cổng
vào ra. Có 4 tín hiệu điều khiển cơ bản:
-
Memory Read MEMR: Là tín hiệu điều khiển đọc dữ liệu từ 1 ngăn nhớ có địa chỉ xác định đưa lên Bus dữ liệu.
Thời điểm tác động: Khi Bus địa chỉ tìm ra ngăn nhớ thì Bus điều khiển sẽ điều khiển mở ngăn nhớ để đưa dữ liệu vào Bus dữ liệu.
-
Memory Write MEMW: điều khiển ghi dữ liệu có sẵn trên Bus dữ liệu đến ngăn nhớ có địa chỉ xác
định.
Thời điểm tác động: Khi Bus địa chỉ tìm ra ngăn nhớ và dữ liệu trên BUS dữ liệu đã ổn định thì Bus điều khiển sẽ điều khiển mở ngăn nhớ để đưa dữ liệu
từ Bus dữ liệu vào ngăn nhớ.
-
Input Output Read IOR: điều khiển đọc dữ liệu từ cổng.
-
Input Output Write IOW: điều khiển ghi dữ liệu ra cổng.
Trang
9 78
Giáo viên hướng dẫn: Vương Quốc Dũng Lớp: Tin5-K8
+ Các tín hiệu điều khiển ngắt:
-
Là các tín hiệu yêu cầu CPU dừng công việc hiện tại để chuyển sang
thực hiện cơng việc khác. Có các dạng sau:
-
Non Maskable Interrupt NMI - tín hiệu ngắt khơng che được: Nó là tín hiệu từ mạch bên ngồi gửi đến để ngắt CPU và CPU phải ngắt ngay.
-
Interrupt Request INTR - tín hiệu ngắt che được: Là tín hiệu được gửi từ mạch điều khiển ngắt bên ngoài gửi đến yêu cầu CPU ngắt.
-
Interrupt Acknowledge INTA: là tín hiệu ngắt phát ra từ CPU báo cho mạch bên ngoài biết CPU chấp nhận ngắt.
Reset - tương đương với bật nguồn: Đây là trường hợp ngắt
đặc biệt. Trên là nhóm tín hiệu bắt CPU chuyển từ trạng thái này sang trạng thái
khác.
+ Các tín hiệu điều khiển chuyển nhượng Bus Thực chất là chuyển
nhượng quyền điều khiển hệ thống: Bình thường CPU toàn quyền điều khiển hệ thống, Bus địa chỉ, Bus dữ liệu. Khi có 1 thực hiện xin quyền điều khiển hệ
thống thì có thể CPU chuyển nhượng.
Bus Request BRQ - Hold: Là tín hiệu điều khiển từ mạch bên ngoài gửi đến yêu cầu CPU chuyển nhượng quyền sử dụng Bus.
Bus Gront BGT - Hold
Acknowledge: Tín hiệu này phát ra từ CPU chấp nhận chuyển nhượng Bus.
Bus dữ liệu Bus điều khiển
Bus địa chỉ CPU
Bộ nhớ chính
Mạch ghép nối vào ra
Các thiết bị
vào ra
Sau đây là sơ đồ khối phối ghép BUS
Trang
10 78
Giáo viên hướng dẫn: Vương Quốc Dũng Lớp: Tin5-K8
Hình 3.1. Sơ đồ khối phối ghép bus