Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
I. CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA VI XỬ LÝ 8086/8088 :
1. Sơ đồ khối :
- Vi xử lý INTEL 8086 / 8088 là các vi xử lý 16 bit.
- Các phép toán xử lý bên trong CPU là phép toán thực hiện trên số nhị phân 8 và 16
bit.
- Tuyến địa chỉ có 20 đường nên có thể quản lý lên đến 1 MB bộ nhớ (tầm địa chỉ từ
00000h đến FFFFFh).
- Tuyến dữ liệu của 8086 có 16 bit.
- Tuyến dữ liệu của 8088 có 8 bit. Đây là một cải tiến về mặt thương mại so với 8086
để việc giao tiếp với bộ nhớ và xuất nhập đơn giản hơn, dễ dàng thiết kế hơn.
Bộ thanh ghi
tổng quát
(8 từ 16 bit)
Bộ thanh ghi
đoạn và
con trỏ lệnh
(5 từ 16 bit)
ALU 16 bit
Cờ
KHỐI GIAO
TIẾP BUS INTA, RD, WR
Tuyến dữ liệu
Tuyến địa chỉ
DT / R, DEN
ALE, M / IO
Đuôi lệnh (6 bytes)
KHỐI ĐIỀU KHIỂN & ĐỊNH THÌ
INTR, NMI, TEST
S2, S1, S0
CLK, RESET READY
MN/MX
HOLD
HLDA
LOCK
QS1, QS0
(Bus Interface Unit)
BIU
(Execution Unit)
EUBiên soạn : Nguyễn Xuân Minh Đại học Bách khoa tp.HCM
Tr.18 Tổ chức và cấu trúc máy tính CPU INTEL 8086/8088
- Cho phép sử dụng hệ thống ngắt quãng và cơ chế DMA (Direct Memory Access).
- Sơ đồ khối vi xử lý 8086 gồm hai phần chính : khối giao tiếp Bus (BIU:Bus interface
unit) và khối thực thi (EU:Execution unit).
- Khối BIU chịu trách nhiệm lấy lệnh và giao tiếp ra bên ngoài để điều khiển bộ nhớ và
xuất nhập.
- Khối EU có nhiệm vụ thi hành lệnh, định thì, kiểm tra các tín hiệu trạng thái, các tín
hiệu yêu cầu ngắt quãng, cơ chế DMA, tín hiệu RESET, tín hiệu READY.
- Các lệnh trong bộ nhớ được khối BIU lấy vào liên tục và cất trong đuôi lệnh (có chiều
dài 6 byte đối với 8086 hay 4 byte đối với 8088). Sau đó khối EU lấy lệnh từ đuôi
lệnh ra để giải mã và thi hành.
- Hoạt động của hai khối BIU và EU diễn ra độc lập với nhau nên quá trình lấy lệnh và
thi hành lệnh được vi xử lý thực hiện đồng thời theo cơ cấu đường ống (pipeline).
Điều này tuy không làm tăng tốc độ xử lý của CPU (giới hạn bởi tần số xung đồng
bộ) nhưng làm giảm bớt thời gian thi hành của cả chương trình.
- Hình sau minh họa về sự phân phối thời gian cho hai quá trình lấy lệnh và thi hành
lệnh của CPU bình thường và của CPU dùng cơ cấu đường ống.
- Tuyến địa chỉ dữ liệu dùng chung AD15 ÷ AD0 cần có tín hiệu điều khiển ALE để
phân biệt lúc nào là địa chỉ lúc nào là dữ liệu. Chỉ khi ALE = 1, tín hiệu trên tuyến
chung được xem là địa chỉ. Trường hợp còn lại xem là tuyến dữ liệu.
- Thường thì phải nhờ một mạch cài địa chỉ và một mạch đệm 2 chiều để tách tuyến
chung ra thành hai tuyến phân biệt.
Lấy lệnh
Thi hành lệnh
Lệnh 1
t t
Lấy lệnh
Thi hành lệnh
t t
CPU thường
CPU dùng cơ cấu đường ống
Thời gian
tiết kiệm được
Đã có lệnh 2
Lệnh 2 Lệnh 3
Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3
Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3
Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3
Đã có lệnh 3
DT/R
DEN
Cài
Đệm
2 chiều
AD15 ÷ AD0 A15 ÷ A0
D15 ÷ D0
ALE L
DIR
OE
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiĐại học Bách khoa tp.HCM Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CPU INTEL 8086/8088 Tổ chức và cấu trúc máy tính Tr.19
2. Bộ thanh ghi :
2.1 Bộ thanh ghi đa dụng :
- Gồm 8 thanh ghi 16 bit.
- Các thanh ghi AX, BX, CX, DX có thể dùng
phân nửa như các thanh ghi 8 bit AH, AL, BH,
BL, CH, CL, DH, DL.
- Thanh ghi AH là nửa cao của thanh ghi AX.
Thanh ghi AL là nửa thấp của thanh ghi AX.
Chẳng hạn nếu AX= 1234h thì AH=12h và
AL=34h.
- AX là thanh ghi bộ tích lũy 16 bit (ACC).
- AL là thanh ghi bộ tích lũy 8 bit.
- BX là thanh ghi nền (base register).
- CX là thanh ghi bộ đếm (counter).
- DX là thanh ghi dữ liệu (data).
- SI là thanh ghi chỉ số nguồn (source index).
- DI là thanh ghi chỉ số đích (destination index).
- BP là thanh ghi con trỏ nền (base pointer).
- SP là thanh ghi con trỏ chồng (stack pointer).
2.2 Bộ thanh đoạn và con trỏ lệnh :
- Gồm 4 thanh ghi đoạn 16 bit dùng để quản lý bộ
nhớ theo phương pháp phân đoạn.
- CS là thanh ghi đoạn chương trình (code segment).
- DS là thanh ghi đoạn dữ liệu (data segment).
- SS là thanh ghi đoạn chồng (stack segment).
- ES là thanh ghi đoạn mở rộng (extra segment).
- IP là thanh ghi con trỏ lệnh (instruction pointer).
2.3 Thanh ghi trạng thái :
- SF là cờ dấu (sign flag).
- CF là cờ nhớ (carry flag).
- ZF là cờ không (zero flag).
- OF là cờ tràn (overflow flag).
- AF là cờ trung gian (auxiliary flag) hay còn gọi là cờ nhớ nửa (half-carry flag).
AF = 0 khi không có sự tràn về dung lượng 4 bit.
AF = 1 khi có sự tràn về dung lượng 4 bit.
Ví dụ : phép toán 00001001 + 00000111 = 00010000 sẽ lập cờ AF lên 1.
- Cờ AF thường được dùng trong các phép toán BCD (là các số dùng hệ nhị phân 4
bit để biểu diễn số thập phân từ 0 ÷ 9).
- PF là cờ kiểm tra chẳn lẻ (parity flag).
PF = 1 nếu số bit 1 của kết quả là số chẳn.
PF = 0 nếu số bit 1 của kết quả là số lẻ.
Ví dụ : sau khi thực hiện (00000101 AND 00000101) thì PF = 1.
- DF là cờ định hướng (direction flag).
DF = 0 : định hướng giảm địa chỉ cho các lệnh xử lý chuỗi.
DF = 1 : định hướng tăng địa chỉ cho các lệnh xử lý chuỗi.
- IF là cờ ngắt quãng (interrupt enable flag).
IF = 0 : cấm ngắt cứng INTR.
IF = 1 : cho phép ngắt cứng INTR.
CS
DS
SS
ES
IP
× × × × OF DF IF TF SF ZF × AF × PF × CF
AH
BH
CH
DH DL
CL
BL
AL
DX
CX
BX
AX
SI
DI
BP
SPBiên soạn : Nguyễn Xuân Minh Đại học Bách khoa tp.HCM
Tr.20 Tổ chức và cấu trúc máy tính CPU INTEL 8086/8088
- TF là cờ bẫy (trap flag). Dùng để chạy từng bước khi cần kiểm tra hoạt động của
CPU.
II. QUẢN LÝ BỘ NHỚ CỦA VI XỬ LÝ 8086/8088 :
1. Phân đoạn và phân loại địa chỉ :
1.1. Sự phân đoạn bộ nhớ :
- CPU 8086 dùng phương pháp phân đoạn bộ nhớ để quản lý bộ nhớ 1MB của nó.
- Địa chỉ 20 bit của bộ nhớ 1MB không thể chứa đủ trong các thanh ghi 16 bit của
CPU 8086 vì vậy bộ nhớ 1 MB được chia ra thành các đoạn (segment) 64KB.
- Địa chỉ trong các đoạn 64KB chỉ có 16 bit nên CPU 8086 dễ dàng xử lý bằng các
thanh ghi của nó.
- Như vậy phương pháp phân đoạn bộ nhớ là cách dùng các thanh ghi 16 bit để biểu
diễn cho địa chỉ 20 bit.
1.2. Địa chỉ vật lý và địa chỉ luận lý :
- Địa chỉ 20 bit được gọi là địa chỉ vật lý. Địa chỉ vật lý được dùng trong thiết kế
các mạch giải mã địa chỉ cho bộ nhớ và xuất nhập.
- Ngược lại, trong lập trình, địa chỉ vật lý không thể dùng được mà nó được thay thế
bằng địa chỉ luận lý.
- Địa chỉ luận lý là địa chỉ gồm có hai thành phần : địa chỉ đoạn (segment) và địa
chỉ trong đoạn (offset).
- Mỗi địa chỉ thành phần chỉ có 16 bit và được viết theo cách sau :
SEGMENT:OFFSET
- Segment và offset là các số hệ 16.
- Cách tính địa chỉ vật lý từ địa chỉ luận lý như sau :
hay theo công thức :
Ví dụ : tính địa chỉ vật lý tương ứng với địa chỉ luận lý B001:1234
địa chỉ vật lý = B0010h + 1234 = B1244h
- Địa chỉ segment còn được gọi là địa chỉ nền của đoạn. Nó cho biết điểm bắt đầu
của đoạn trong bộ nhớ.
- Trong khi đó, địa chỉ offset thể hiện khoảng cách kể từ đầu đoạn của ô nhớ cần
tham khảo. Do offset có 16 bit nên chiều dài tối đa của một đoạn là 64K. Trong
mỗi đoạn, ô nhớ đầu tiên có offset là 0000h và ô nhớ cuối cùng có offset là
FFFFh.
địa chỉ vật lý = (segment x 16) + offset
segment
offset
0
+
địa chỉ vật lý
(segment dịch trái 4 bit hay nhân 16)
(offset giữ nguyên)
(địa chỉ vật lý 20 bit)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiĐại học Bách khoa tp.HCM Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CPU INTEL 8086/8088 Tổ chức và cấu trúc máy tính Tr.21
- Mỗi ô nhớ chỉ có duy nhất một địa chỉ vật lý nhưng có thể có nhiều địa chỉ luận
lý. Chẳng hạn các địa chỉ luận lý 1234:1234, 1334:0234, 1304:0534, ... đều có
chung địa chỉ vật lý 13574h.
- Để hiểu rõ tại sao, ta lần lượt xem quan hệ giữa địa chỉ vật lý với các thành phần
segment và offset.
- Với địa chỉ luận lý 0000:0000 ta có địa chỉ vật lý là 00000h.
- Bây giờ ta giữ nguyên phần segment và tăng phần offset lên 1 thành ra địa chỉ
luận lý 0000:0001. Địa chỉ vật lý tương ứng là 00001h.
- Tương tự với địa chỉ luận lý 0000:0002 ta có địa chỉ vật lý 00002h.
- Ta nhận thấy khi offset tăng 1 đơn vị thì địa chỉ vật lý tăng 1 địa chỉ hay là tăng 1
byte. Như vậy ta có thể xem đơn vị của offset là byte.
- Bây giờ ta làm lại quá trình trên nhưng không tăng offset nữa mà tăng phần
segment. Ta có :
địa chỉ luận lý 0001:0000 tương ứng với địa chỉ vật lý 00010h.
địa chỉ luận lý 0002:0000 tương ứng với địa chỉ vật lý 00020h.
- Ta nhận thấy khi segment tăng 1 đơn vị thì địa chỉ vật lý tăng 10h địa chỉ hay là
tăng 16 byte. Người ta gọi đơn vị của segment là paragraph.
1 paragraph = 16 bytes
- Điều này cũng có thể được giải thích là do cách tính địa chỉ vật lý từ địa chỉ luận
lý đã nêu ở trên.
- Từ các địa chỉ vật lý tính ra ở trên, ta thấy segment 0000 nằm ở đầu vùng nhớ
nhưng segment 0001 bắt đầu cách đầu vùng nhớ chỉ có 16 bytes, segment 0002
bắt đầu cách đầu vùng nhớ 32 bytes . . .
segment
offset
64KB
0000
FFFF
Bộ nhớ
Ô nhớ có địa chỉ
luận lý
segment
ffset
Segment 0000: 00000h
Phần chồng chập
của 3 segment
0000, 0001, 0002.
00010h
00020h
0FFFFh
1000Fh
1001Fh
Segment 0001:
Segment 0002:Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh Đại học Bách khoa tp.HCM
Tr.22 Tổ chức và cấu trúc máy tính CPU INTEL 8086/8088
- Phần chồng chập của cả ba segment 0000, 0001 và 0002 trên hình vẽ là vùng bộ
nhớ mà bất kỳ ô nhớ nào nằm trong đó (địa chỉ vật lý từ 00020h đến 0FFFFh) đều
có thể có địa chỉ luận lý tương ứng trong cả 3 segment. Chẳng hạn ô nhớ có địa
chỉ vật lý 0002Dh sẽ có địa chỉ luận lý trong segment 0000 là 0000:002D, trong
segment 0001 là 0001:001D và trong segment 0002 là 0002:000D.
- Như vậy nếu vùng bộ nhớ nào càng có nhiều segment chồng chập lên nhau thì các
ô nhớ trong đó càng có nhiều địa chỉ luận lý (một ô nhớ có ít nhất 1 địa chỉ luận lý
và nhiều nhất là 65536/16=4096 địa chỉ luận lý).
2. Địa chỉ luận lý và các thanh ghi :
- Để tham khảo đến bộ nhớ trong chương trình, vi xử lý 8086 cho phép sử dụng các
địa chỉ luận lý một cách trực tiếp hay thông qua các thanh ghi của nó.
- Các thanh ghi đoạn dùng để chứa địa chỉ đoạn segment.
- Các thanh ghi tổng quát dùng để chứa địa chỉ trong đoạn offset.
- Để tham khảo đến địa chỉ luận lý có segment trong thanh ghi DS, offset trong
thanh ghi BX, ta viết DS:BX. Nếu lúc tham khảo, DS=2000h, BX=12A9h thì địa
chỉ luận lý DS:BX chính là tham khảo đến ô nhớ 2000:12A9.
- Trong cách sử dụng địa chỉ luận lý thông qua các thanh ghi của vi xử lý 8086, có
một số cặp thanh ghi luôn luôn phải dùng chung với nhau một cách bắt buộc như
sau :
CS:IP : lấy lệnh (địa chỉ lệnh sắp thi hành).
SS:SP : địa chỉ đỉnh chồng.
SS:BP : thông số trong chồng (dùng cho chương trình con).
DS:SI : địa chỉ chuỗi nguồn (chỉ có ý nghĩa trong các lệnh xử lý chuỗi).
ESI : địa chỉ chuỗi đích (chỉ có ý nghĩa trong các lệnh xử lý chuỗi).
- Chương trình mà vi xử lý 8086 thi hành thường có 3 đoạn : đoạn chương trình có
địa chỉ trong thanh ghi CS, đoạn dữ liệu có địa chỉ trong thanh ghi DS và đoạn
chồng có địa chỉ trong thanh ghi SS.
II. CÁC HOẠT ĐỘNG CHÍNH CỦA VI XỬ LÝ 8086/8088 :
1. Lấy lệnh :
- Thực hiện bằng chu kỳ máy lấy lệnh kéo dài trong 4T (chu kỳ xung clock).
- Thực chất của hoạt động lấy lệnh là hoạt động đọc bộ
6. Đáp ứng ngắt quãng :
- Vi xử lý 8086 sử dụng 3 loại ngắt quãng :
. Ngắt hệ thống : do CPU phát ra khi có một lỗi nghiêm trọng xảy ra trong quá
trình hoạt động của nó. Chẳng hạn như chia cho số 0, điện áp nguồn cung cấp
giảm thấp, chia tràn . . .
. Ngắt cứng : do thiết bị ngoại vi gây ra khi cần trao đổi thông tin với CPU. Đặc
trưng của ngắt cứng là tín hiệu yêu cầu ngắt quãng INTR.
. Ngắt mềm : do thi hành lệnh INT trong chương trình. Thực chất của ngắt mềm
chính là một dạng gọi đến chương trình con.
- Mục đích của việc phục vụ ngắt quãng là bằng cách nào đó chuyển điều khiển
sang cho một chương trình con đặc biệt gọi là chương trình phục vụ ngắt quãng
của riêng ngắt quãng được phục vụ.
- Đối với vi xử lý 86, việc phục vụ ngắt quãng được thực hiện thông qua số ngắt
của từng ngắt quãng. Mỗi ngắt quãng có một số ngắt riêng. Số ngắt là một số 1
byte nên vi xử lý 86 chỉ có thể phục vụ cho tối đa 256 ngắt quãng.
- Vi xử lý 86 sử dụng phương pháp vector ngắt để chuyển điều khiển đến các
chương trình phục vụ ngắt quãng.
- Vector ngắt là các biến bộ nhớ dài 4 bytes mà có khả năng chứa được một địa chỉ
luận lý đầy đủ gồm 2 byte segment và 2 byte offset. Người ta dùng vector ngắt để
chứa địa chỉ bắt đầu của chương trình phục vụ ngắt quãng.
- Các vector ngắt được xếp nối tiếp nhau kể từ đầu của vùng bộ nhớ tạo thành bảng
vector ngắt. Chiều dài của bảng vector ngắt là 256 4=1024 hay 400h. Như vậy
bảng vector ngắt sẽ nằm trong vùng bộ nhớ có địa chỉ vật lý từ 00000h đến
003FFh.
- Số thứ tự của các vector ngắt được qui định chính là số ngắt tương ứng nên vị trí
của vector ngắt được xác định theo cách sau :
địa chỉ vật lý của vector ngắt = số ngắt × 4
- Sau khi xác định được vị trí của vector ngắt rồi, CPU sẽ lấy địa chỉ chương trình
phục vụ ngắt trong vector ngắt ra và chuyển điều khiển đến đó. Tức là nó sẽ thực
hiện một lệnh gọi đến chương trình phục vụ ngắt quãng.
- Ví dụ để phục vụ cho ngắt quãng số 8 theo hình sau, CPU sẽ chạy chương trình
con có địa chỉ trong vector ngắt 8 (ở địa chỉ vật lý 8 4=32=20h) mà cụ thể là địa
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
I. CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA VI XỬ LÝ 8086/8088 :
1. Sơ đồ khối :
- Vi xử lý INTEL 8086 / 8088 là các vi xử lý 16 bit.
- Các phép toán xử lý bên trong CPU là phép toán thực hiện trên số nhị phân 8 và 16
bit.
- Tuyến địa chỉ có 20 đường nên có thể quản lý lên đến 1 MB bộ nhớ (tầm địa chỉ từ
00000h đến FFFFFh).
- Tuyến dữ liệu của 8086 có 16 bit.
- Tuyến dữ liệu của 8088 có 8 bit. Đây là một cải tiến về mặt thương mại so với 8086
để việc giao tiếp với bộ nhớ và xuất nhập đơn giản hơn, dễ dàng thiết kế hơn.
Bộ thanh ghi
tổng quát
(8 từ 16 bit)
Bộ thanh ghi
đoạn và
con trỏ lệnh
(5 từ 16 bit)
ALU 16 bit
Cờ
KHỐI GIAO
TIẾP BUS INTA, RD, WR
Tuyến dữ liệu
Tuyến địa chỉ
DT / R, DEN
ALE, M / IO
Đuôi lệnh (6 bytes)
KHỐI ĐIỀU KHIỂN & ĐỊNH THÌ
INTR, NMI, TEST
S2, S1, S0
CLK, RESET READY
MN/MX
HOLD
HLDA
LOCK
QS1, QS0
(Bus Interface Unit)
BIU
(Execution Unit)
EUBiên soạn : Nguyễn Xuân Minh Đại học Bách khoa tp.HCM
Tr.18 Tổ chức và cấu trúc máy tính CPU INTEL 8086/8088
- Cho phép sử dụng hệ thống ngắt quãng và cơ chế DMA (Direct Memory Access).
- Sơ đồ khối vi xử lý 8086 gồm hai phần chính : khối giao tiếp Bus (BIU:Bus interface
unit) và khối thực thi (EU:Execution unit).
- Khối BIU chịu trách nhiệm lấy lệnh và giao tiếp ra bên ngoài để điều khiển bộ nhớ và
xuất nhập.
- Khối EU có nhiệm vụ thi hành lệnh, định thì, kiểm tra các tín hiệu trạng thái, các tín
hiệu yêu cầu ngắt quãng, cơ chế DMA, tín hiệu RESET, tín hiệu READY.
- Các lệnh trong bộ nhớ được khối BIU lấy vào liên tục và cất trong đuôi lệnh (có chiều
dài 6 byte đối với 8086 hay 4 byte đối với 8088). Sau đó khối EU lấy lệnh từ đuôi
lệnh ra để giải mã và thi hành.
- Hoạt động của hai khối BIU và EU diễn ra độc lập với nhau nên quá trình lấy lệnh và
thi hành lệnh được vi xử lý thực hiện đồng thời theo cơ cấu đường ống (pipeline).
Điều này tuy không làm tăng tốc độ xử lý của CPU (giới hạn bởi tần số xung đồng
bộ) nhưng làm giảm bớt thời gian thi hành của cả chương trình.
- Hình sau minh họa về sự phân phối thời gian cho hai quá trình lấy lệnh và thi hành
lệnh của CPU bình thường và của CPU dùng cơ cấu đường ống.
- Tuyến địa chỉ dữ liệu dùng chung AD15 ÷ AD0 cần có tín hiệu điều khiển ALE để
phân biệt lúc nào là địa chỉ lúc nào là dữ liệu. Chỉ khi ALE = 1, tín hiệu trên tuyến
chung được xem là địa chỉ. Trường hợp còn lại xem là tuyến dữ liệu.
- Thường thì phải nhờ một mạch cài địa chỉ và một mạch đệm 2 chiều để tách tuyến
chung ra thành hai tuyến phân biệt.
Lấy lệnh
Thi hành lệnh
Lệnh 1
t t
Lấy lệnh
Thi hành lệnh
t t
CPU thường
CPU dùng cơ cấu đường ống
Thời gian
tiết kiệm được
Đã có lệnh 2
Lệnh 2 Lệnh 3
Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3
Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3
Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3
Đã có lệnh 3
DT/R
DEN
Cài
Đệm
2 chiều
AD15 ÷ AD0 A15 ÷ A0
D15 ÷ D0
ALE L
DIR
OE
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiĐại học Bách khoa tp.HCM Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CPU INTEL 8086/8088 Tổ chức và cấu trúc máy tính Tr.19
2. Bộ thanh ghi :
2.1 Bộ thanh ghi đa dụng :
- Gồm 8 thanh ghi 16 bit.
- Các thanh ghi AX, BX, CX, DX có thể dùng
phân nửa như các thanh ghi 8 bit AH, AL, BH,
BL, CH, CL, DH, DL.
- Thanh ghi AH là nửa cao của thanh ghi AX.
Thanh ghi AL là nửa thấp của thanh ghi AX.
Chẳng hạn nếu AX= 1234h thì AH=12h và
AL=34h.
- AX là thanh ghi bộ tích lũy 16 bit (ACC).
- AL là thanh ghi bộ tích lũy 8 bit.
- BX là thanh ghi nền (base register).
- CX là thanh ghi bộ đếm (counter).
- DX là thanh ghi dữ liệu (data).
- SI là thanh ghi chỉ số nguồn (source index).
- DI là thanh ghi chỉ số đích (destination index).
- BP là thanh ghi con trỏ nền (base pointer).
- SP là thanh ghi con trỏ chồng (stack pointer).
2.2 Bộ thanh đoạn và con trỏ lệnh :
- Gồm 4 thanh ghi đoạn 16 bit dùng để quản lý bộ
nhớ theo phương pháp phân đoạn.
- CS là thanh ghi đoạn chương trình (code segment).
- DS là thanh ghi đoạn dữ liệu (data segment).
- SS là thanh ghi đoạn chồng (stack segment).
- ES là thanh ghi đoạn mở rộng (extra segment).
- IP là thanh ghi con trỏ lệnh (instruction pointer).
2.3 Thanh ghi trạng thái :
- SF là cờ dấu (sign flag).
- CF là cờ nhớ (carry flag).
- ZF là cờ không (zero flag).
- OF là cờ tràn (overflow flag).
- AF là cờ trung gian (auxiliary flag) hay còn gọi là cờ nhớ nửa (half-carry flag).
AF = 0 khi không có sự tràn về dung lượng 4 bit.
AF = 1 khi có sự tràn về dung lượng 4 bit.
Ví dụ : phép toán 00001001 + 00000111 = 00010000 sẽ lập cờ AF lên 1.
- Cờ AF thường được dùng trong các phép toán BCD (là các số dùng hệ nhị phân 4
bit để biểu diễn số thập phân từ 0 ÷ 9).
- PF là cờ kiểm tra chẳn lẻ (parity flag).
PF = 1 nếu số bit 1 của kết quả là số chẳn.
PF = 0 nếu số bit 1 của kết quả là số lẻ.
Ví dụ : sau khi thực hiện (00000101 AND 00000101) thì PF = 1.
- DF là cờ định hướng (direction flag).
DF = 0 : định hướng giảm địa chỉ cho các lệnh xử lý chuỗi.
DF = 1 : định hướng tăng địa chỉ cho các lệnh xử lý chuỗi.
- IF là cờ ngắt quãng (interrupt enable flag).
IF = 0 : cấm ngắt cứng INTR.
IF = 1 : cho phép ngắt cứng INTR.
CS
DS
SS
ES
IP
× × × × OF DF IF TF SF ZF × AF × PF × CF
AH
BH
CH
DH DL
CL
BL
AL
DX
CX
BX
AX
SI
DI
BP
SPBiên soạn : Nguyễn Xuân Minh Đại học Bách khoa tp.HCM
Tr.20 Tổ chức và cấu trúc máy tính CPU INTEL 8086/8088
- TF là cờ bẫy (trap flag). Dùng để chạy từng bước khi cần kiểm tra hoạt động của
CPU.
II. QUẢN LÝ BỘ NHỚ CỦA VI XỬ LÝ 8086/8088 :
1. Phân đoạn và phân loại địa chỉ :
1.1. Sự phân đoạn bộ nhớ :
- CPU 8086 dùng phương pháp phân đoạn bộ nhớ để quản lý bộ nhớ 1MB của nó.
- Địa chỉ 20 bit của bộ nhớ 1MB không thể chứa đủ trong các thanh ghi 16 bit của
CPU 8086 vì vậy bộ nhớ 1 MB được chia ra thành các đoạn (segment) 64KB.
- Địa chỉ trong các đoạn 64KB chỉ có 16 bit nên CPU 8086 dễ dàng xử lý bằng các
thanh ghi của nó.
- Như vậy phương pháp phân đoạn bộ nhớ là cách dùng các thanh ghi 16 bit để biểu
diễn cho địa chỉ 20 bit.
1.2. Địa chỉ vật lý và địa chỉ luận lý :
- Địa chỉ 20 bit được gọi là địa chỉ vật lý. Địa chỉ vật lý được dùng trong thiết kế
các mạch giải mã địa chỉ cho bộ nhớ và xuất nhập.
- Ngược lại, trong lập trình, địa chỉ vật lý không thể dùng được mà nó được thay thế
bằng địa chỉ luận lý.
- Địa chỉ luận lý là địa chỉ gồm có hai thành phần : địa chỉ đoạn (segment) và địa
chỉ trong đoạn (offset).
- Mỗi địa chỉ thành phần chỉ có 16 bit và được viết theo cách sau :
SEGMENT:OFFSET
- Segment và offset là các số hệ 16.
- Cách tính địa chỉ vật lý từ địa chỉ luận lý như sau :
hay theo công thức :
Ví dụ : tính địa chỉ vật lý tương ứng với địa chỉ luận lý B001:1234
địa chỉ vật lý = B0010h + 1234 = B1244h
- Địa chỉ segment còn được gọi là địa chỉ nền của đoạn. Nó cho biết điểm bắt đầu
của đoạn trong bộ nhớ.
- Trong khi đó, địa chỉ offset thể hiện khoảng cách kể từ đầu đoạn của ô nhớ cần
tham khảo. Do offset có 16 bit nên chiều dài tối đa của một đoạn là 64K. Trong
mỗi đoạn, ô nhớ đầu tiên có offset là 0000h và ô nhớ cuối cùng có offset là
FFFFh.
địa chỉ vật lý = (segment x 16) + offset
segment
offset
0
+
địa chỉ vật lý
(segment dịch trái 4 bit hay nhân 16)
(offset giữ nguyên)
(địa chỉ vật lý 20 bit)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiĐại học Bách khoa tp.HCM Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CPU INTEL 8086/8088 Tổ chức và cấu trúc máy tính Tr.21
- Mỗi ô nhớ chỉ có duy nhất một địa chỉ vật lý nhưng có thể có nhiều địa chỉ luận
lý. Chẳng hạn các địa chỉ luận lý 1234:1234, 1334:0234, 1304:0534, ... đều có
chung địa chỉ vật lý 13574h.
- Để hiểu rõ tại sao, ta lần lượt xem quan hệ giữa địa chỉ vật lý với các thành phần
segment và offset.
- Với địa chỉ luận lý 0000:0000 ta có địa chỉ vật lý là 00000h.
- Bây giờ ta giữ nguyên phần segment và tăng phần offset lên 1 thành ra địa chỉ
luận lý 0000:0001. Địa chỉ vật lý tương ứng là 00001h.
- Tương tự với địa chỉ luận lý 0000:0002 ta có địa chỉ vật lý 00002h.
- Ta nhận thấy khi offset tăng 1 đơn vị thì địa chỉ vật lý tăng 1 địa chỉ hay là tăng 1
byte. Như vậy ta có thể xem đơn vị của offset là byte.
- Bây giờ ta làm lại quá trình trên nhưng không tăng offset nữa mà tăng phần
segment. Ta có :
địa chỉ luận lý 0001:0000 tương ứng với địa chỉ vật lý 00010h.
địa chỉ luận lý 0002:0000 tương ứng với địa chỉ vật lý 00020h.
- Ta nhận thấy khi segment tăng 1 đơn vị thì địa chỉ vật lý tăng 10h địa chỉ hay là
tăng 16 byte. Người ta gọi đơn vị của segment là paragraph.
1 paragraph = 16 bytes
- Điều này cũng có thể được giải thích là do cách tính địa chỉ vật lý từ địa chỉ luận
lý đã nêu ở trên.
- Từ các địa chỉ vật lý tính ra ở trên, ta thấy segment 0000 nằm ở đầu vùng nhớ
nhưng segment 0001 bắt đầu cách đầu vùng nhớ chỉ có 16 bytes, segment 0002
bắt đầu cách đầu vùng nhớ 32 bytes . . .
segment
offset
64KB
0000
FFFF
Bộ nhớ
Ô nhớ có địa chỉ
luận lý
segment
ffsetSegment 0000: 00000h
Phần chồng chập
của 3 segment
0000, 0001, 0002.
00010h
00020h
0FFFFh
1000Fh
1001Fh
Segment 0001:
Segment 0002:Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh Đại học Bách khoa tp.HCM
Tr.22 Tổ chức và cấu trúc máy tính CPU INTEL 8086/8088
- Phần chồng chập của cả ba segment 0000, 0001 và 0002 trên hình vẽ là vùng bộ
nhớ mà bất kỳ ô nhớ nào nằm trong đó (địa chỉ vật lý từ 00020h đến 0FFFFh) đều
có thể có địa chỉ luận lý tương ứng trong cả 3 segment. Chẳng hạn ô nhớ có địa
chỉ vật lý 0002Dh sẽ có địa chỉ luận lý trong segment 0000 là 0000:002D, trong
segment 0001 là 0001:001D và trong segment 0002 là 0002:000D.
- Như vậy nếu vùng bộ nhớ nào càng có nhiều segment chồng chập lên nhau thì các
ô nhớ trong đó càng có nhiều địa chỉ luận lý (một ô nhớ có ít nhất 1 địa chỉ luận lý
và nhiều nhất là 65536/16=4096 địa chỉ luận lý).
2. Địa chỉ luận lý và các thanh ghi :
- Để tham khảo đến bộ nhớ trong chương trình, vi xử lý 8086 cho phép sử dụng các
địa chỉ luận lý một cách trực tiếp hay thông qua các thanh ghi của nó.
- Các thanh ghi đoạn dùng để chứa địa chỉ đoạn segment.
- Các thanh ghi tổng quát dùng để chứa địa chỉ trong đoạn offset.
- Để tham khảo đến địa chỉ luận lý có segment trong thanh ghi DS, offset trong
thanh ghi BX, ta viết DS:BX. Nếu lúc tham khảo, DS=2000h, BX=12A9h thì địa
chỉ luận lý DS:BX chính là tham khảo đến ô nhớ 2000:12A9.
- Trong cách sử dụng địa chỉ luận lý thông qua các thanh ghi của vi xử lý 8086, có
một số cặp thanh ghi luôn luôn phải dùng chung với nhau một cách bắt buộc như
sau :
CS:IP : lấy lệnh (địa chỉ lệnh sắp thi hành).
SS:SP : địa chỉ đỉnh chồng.
SS:BP : thông số trong chồng (dùng cho chương trình con).
DS:SI : địa chỉ chuỗi nguồn (chỉ có ý nghĩa trong các lệnh xử lý chuỗi).
ES
I : địa chỉ chuỗi đích (chỉ có ý nghĩa trong các lệnh xử lý chuỗi).- Chương trình mà vi xử lý 8086 thi hành thường có 3 đoạn : đoạn chương trình có
địa chỉ trong thanh ghi CS, đoạn dữ liệu có địa chỉ trong thanh ghi DS và đoạn
chồng có địa chỉ trong thanh ghi SS.
II. CÁC HOẠT ĐỘNG CHÍNH CỦA VI XỬ LÝ 8086/8088 :
1. Lấy lệnh :
- Thực hiện bằng chu kỳ máy lấy lệnh kéo dài trong 4T (chu kỳ xung clock).
- Thực chất của hoạt động lấy lệnh là hoạt động đọc bộ
6. Đáp ứng ngắt quãng :
- Vi xử lý 8086 sử dụng 3 loại ngắt quãng :
. Ngắt hệ thống : do CPU phát ra khi có một lỗi nghiêm trọng xảy ra trong quá
trình hoạt động của nó. Chẳng hạn như chia cho số 0, điện áp nguồn cung cấp
giảm thấp, chia tràn . . .
. Ngắt cứng : do thiết bị ngoại vi gây ra khi cần trao đổi thông tin với CPU. Đặc
trưng của ngắt cứng là tín hiệu yêu cầu ngắt quãng INTR.
. Ngắt mềm : do thi hành lệnh INT trong chương trình. Thực chất của ngắt mềm
chính là một dạng gọi đến chương trình con.
- Mục đích của việc phục vụ ngắt quãng là bằng cách nào đó chuyển điều khiển
sang cho một chương trình con đặc biệt gọi là chương trình phục vụ ngắt quãng
của riêng ngắt quãng được phục vụ.
- Đối với vi xử lý 86, việc phục vụ ngắt quãng được thực hiện thông qua số ngắt
của từng ngắt quãng. Mỗi ngắt quãng có một số ngắt riêng. Số ngắt là một số 1
byte nên vi xử lý 86 chỉ có thể phục vụ cho tối đa 256 ngắt quãng.
- Vi xử lý 86 sử dụng phương pháp vector ngắt để chuyển điều khiển đến các
chương trình phục vụ ngắt quãng.
- Vector ngắt là các biến bộ nhớ dài 4 bytes mà có khả năng chứa được một địa chỉ
luận lý đầy đủ gồm 2 byte segment và 2 byte offset. Người ta dùng vector ngắt để
chứa địa chỉ bắt đầu của chương trình phục vụ ngắt quãng.
- Các vector ngắt được xếp nối tiếp nhau kể từ đầu của vùng bộ nhớ tạo thành bảng
vector ngắt. Chiều dài của bảng vector ngắt là 256 4=1024 hay 400h. Như vậy
bảng vector ngắt sẽ nằm trong vùng bộ nhớ có địa chỉ vật lý từ 00000h đến
003FFh.
- Số thứ tự của các vector ngắt được qui định chính là số ngắt tương ứng nên vị trí
của vector ngắt được xác định theo cách sau :
địa chỉ vật lý của vector ngắt = số ngắt × 4
- Sau khi xác định được vị trí của vector ngắt rồi, CPU sẽ lấy địa chỉ chương trình
phục vụ ngắt trong vector ngắt ra và chuyển điều khiển đến đó. Tức là nó sẽ thực
hiện một lệnh gọi đến chương trình phục vụ ngắt quãng.
- Ví dụ để phục vụ cho ngắt quãng số 8 theo hình sau, CPU sẽ chạy chương trình
con có địa chỉ trong vector ngắt 8 (ở địa chỉ vật lý 8 4=32=20h) mà cụ thể là địa
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: