BTL NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ VI MẠCH ĐIỀU KHIỂN BUS 8288 ( BUS CONTROLLER)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
*****
Đề tài 13: Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch điều khiển BUS 8288 ( bus
controller)
Nhóm thực hiện: 12
Lớp : Kỹ Thuật Phần Mềm 3 – K9
1. Đặng Văn Nam
2.Hoàng Đức Nam
3. Nguyễn Văn Sơn
4.Nguyễn Bá Thành
5. Nguyễn Ngọc Tùng


LỜI NÓI ĐẦU
Đây là bản báo cáo cho đề tài:”Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch điều khiển
BUS 8288 ( bus controller)”- mã đề 13 là trình bày những hiểu biết của em về đề
tài trên
Bản báo cáo gồm 4 phần:
- Phần 1: Trình bày về đặc điểm, chức năng của từng loại BUS trong máy tính
1. Đưa ra định nghĩa về BUS trong máy tính, cung cấp cho người đọc những
kiến thức về BUS.
2. Trình bày về vai trị và những chức năng chính của BUS.
- Phần 2: Trình bày sơ đồ khối, chức năng các khối BUS của 8288 với CPU
- Phần 3: Trình bày sơ đồ chân, chức năng các chân tín hiệu BUS của 8288 với
CPU
- Phần 4: Trình bày sơ đồ phối ghép BUS của 8288 với CPU
Trong q trình nghiên cứu, khơng tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự
thơng cảm và những đóng góp bổ sung của các thầy cơ giáo và của các bạn học

sinh,sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC


I.Trình bày về đặc điểm, chức năng của từng loại BUS trong
máy tính
1.Khái niệm chung về bus
-Bus: tập hợp các đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin giữa các
thành phần của máy tính với nhau.
- Độ rộng bus: là số đường dây của bus có thể truyền thơng tin đồng thời.
Tính bằng bit.
› Phân loại cấu trúc bus:
▪ Cấu trúc đơn bus
▪ Cấu trúc đa bus
▪ Bus đồng bộ:
›- Có đường tín hiệu Clock


›- Các sự kiện xảy ra trên bus được xác định bởi xung nhịp Clock.
▪ Bus không đồng bộ:
›- Không có đường tín hiệu Clock
›- Một sự kiện trên bus kết thúc sẽ kích hoạt sự kiện tiếp theo.
2.Đặc điểm và chức năng của các loại bus trong hệ thống máy tính
a.Bus địa chỉ
* Đặc điểm
Bus địa chỉ (Address bus): trong hệ thống bus thường có 8, 16, 20, 24, 32
hay 64 đường dây song song chuyển tải thông tin của các bít địa chỉ. Khi
đọc/ghi bộ nhớ, CPU sẽ đưa ra trên bus này địa chỉ của ô nhớ liên quan. Khả

năng phân biệt địa chỉ (số lượng địa chỉ cho ơ nhớ mà CPU có quản lý được)
phụ thuộc vào số bít của bus địa chỉ.
▪ Độ rộng bus địa chỉ: xác định dung lượng bộ nhớ cực đại của hệ thống.
▪ Nếu độ rộng bus địa chỉ là N bit (gồm N đường dây AN-1 , AN-2 , ... , A2 , A1 ,
A0 ) thì:


có khả năng vận chuyển được N bit địa chỉ đồng thời



có khả năng đánh địa chỉ tối đa được 2N ngăn nhớ = 2N Byte gọi là
không gian địa chỉ bộ nhớ.

Ví dụ:


•

-

-

Chức năng
Chức năng: vận chuyển địa chỉ từ CPU đến mô- đun nhớ hay mô-đun
vào-ra để xác định ngăn nhớ hay cổng vào-ra mà CPU cần trao đổi thông
tin.
b. Bus dữ liệu
* Đặc điểm
Bus dữ liệu (data bus): thường có 8, 16, 32, 64 (hoặc hơn) đường dây tùy

theo các bộ vi xử lý cụ thể. Số lượng đường dây của bus dữ liệu quyết
định số bít dữ liệu mà CPU có khả năng xử lý cùng một lúc.Bus dữ liệu là
các kênh truyền tải thông tin theo hai chiều giữa CPU và bộ nhớ hoặc các
thiết bị ngoại vi vào ra. Bus dữ liệu được điều khiển bởi CPU để đọc hoặc
viết các dữ liệu hoặc mã lệnh thực thi trong quá trình hoạt động của CPU.
Độ rộng của bus dữ liệu: xác định số bit dữ liệu có thể được trao đổi
đồng thời
Nếu độ rộng của bus dữ liệu là M bit ( gồm M đường dây DN-1 , DN-2 , ... ,
D2 , D1 , D0 ) thì nghĩa là đường bus dữ liệu đó có thể vận chuyển đồng
thời được M bit dữ liệu
M thường là 8, 16, 32, 64 bit
Ví dụ :

* Chức năng
- Vận chuyển lệnh từ bộ nhớ đến CPU
- Vận chuyển dữ liệu giữa CPU , các mô-đun nhớ và mô-đun vào- ra với nhau
c.Bus điều khiển
* Đặc điểm


Bus điều khiển (control bus) :thường gồm hàng chục đường dây tín hiệu khác
nhau. Mỗi tín hiệu điều khiển có một chiều nhất định vì khi hoạt động CPU đưa tín
hiệu điều khiển tới các khối khác trong hệ.Đồng thời, CPU cũng nhận tín hiệu điều
khiển từ các khối đó để phối hợp hoạt động của toàn hệ.
* Chức năng
▪ Chức năng: vận chuyển các tín hiệu điều khiển
▪ Các loại tín hiệu điều khiển:
+ Tín hiệu điều khiển đọc ghi (bộ nhớ, cổng nhập xuất)
+ Tín hiệu điều khiển ngắt
+ Tín hiệu điều khiển bus

* Các tín hiệu phát ra từ CPU để điều khiển đọc/ghi:
› Memory Read (MEMR): điều khiển đọc dữ liệu từ một ngăn nhớ có địa chỉ xác
định lên bus dữ liệu.
› Memory Write (MEMW): điều khiển ghi dữ liệu có sẵn trên bus dữ liệu đến một
ngăn nhớ có địa chỉ xác định.
› I/O Read (IOR): điều khiển đọc dữ liệu từ một cổng vào- ra có địa chỉ xác định
lên bus dữ liệu.
› I/O Write (IOW): điều khiển ghi dữ liệu có sẵn trên bus dữ liệu ra một cổng có
địa chỉ xác định.
*Các tín hiệu điều khiển ngắt:
› Interrupt Request (INTR): Tín hiệu từ bộ điều khiển vào- ra gửi đến yêu cầu
ngắt CPU để trao đổi vào-ra. Tín hiệu INTR có thể bị che.
› Interrupt Acknowledge (INTA): Tín hiệu phát ra từ CPU báo cho bộ điều khiển
vào-ra biết CPU chấp nhận ngắt.
› Non Maskable Interrupt (NMI): tín hiệu ngắt khơng che được gửi đến ngắt CPU.
› Reset: Tín hiệu từ bên ngoài gửi đến CPU và các thành phần khác để khởi động
lại máy tính.


*Các tín hiệu điều khiển bus:
› Bus Request (BRQ) / Hold: Tín hiệu từ bộ điều khiển vào-ra chuyên dụng gửi
đến yêu cầu CPU chuyển nhượng quyền sử dụng bus.
› Bus Grant (BGT) / Hold Acknowledge: Tín hiệu phát ra từ CPU chấp nhận
chuyển nhượng quyền sử dụng bus.
› Lock: Tín hiệu khóa khơng cho xin chuyển nhượng bus.
› Unlock: Tín hiệu mở khóa cho xin chuyển nhượng bus.

Kết luận chung về các loại bus trên :
▪ Tất cả các thành phần cùng nối vào một đường bus chung
▪ Tại một thời điểm, bus chỉ phục vụ được một yêu cầu trao đổi dữ liệu

▪ Bus phải có tốc độ bằng tốc độ của thành phần nhanh nhất trong hệ thống
▪ Bus phụ thuộc vào cấu trúc bus của bộ xử lý  các mô-đun nhớ và các mô-đun
vào-ra cũng phụ thuộc vào bộ xử lý cụ thể.
 Cần phải thiết kế bus phân cấp hay cấu trúc đa bus .
3.Phân cấp bus trong máy tính
▪ Phân cấp thành nhiều bus khác nhau cho các thành phần:
› Bus của bộ xử lý
› Bus của bộ nhớ chính
› Các bus vào-ra
▪ Phân cấp bus khác nhau về tốc độ
▪ Các bus nối ghép với mô-đun nhớ và mô-đun vào-ra không phụ thuộc vào bộ xử
lý cụ thể.
4.Các loại bus điển hình trong máy tính
▪ Bus của bộ xử lý (Front Side Bus – FSB): có tốc độ nhanh nhất


▪ Bus của bộ nhớ chính (nối ghép với các mô-đun nhớ RAM)
▪ AGP bus (Accelerated Graphic Port) – cổng tăng tốc đồ họa: nối ghép với card
màn hình
•

Thiết kế ở dạng 32 bit, sử dụng tần số thấp nhất là 66 MHz

•

Băng thơng
•

AGP 1X: 266 MBps

•

AGP 2X: 533 MBps

•

AGP 4X: 1066 MBps

•

AGP 8X: 2133 MBps

▪ PCI bus (Peripheral Component Interconnect): nối ghép với các TBNV có tốc độ
trao đổi dữ liệu nhanh.
•

Đang được sử dụng rộng rãi để kết nối với thiết bị ngoại vi


•

Thiết kế ban đầu
•

Truyền dữ liệu 32 bit

•

Tần số 33 MHz
 Băng thông 132MBps

Từ phiên bản PCI 2.1
Truyền dữ liệu 64 bit
Tần số 66MHZ
 Băng thông 533MBps

PCI-X (PCI eXtended)
Được thế kế để dùng cho server
Truyền dữ liệu 64 bit
PCI-X 1.0: tần số 133MHz
 băng thông 1066MBps
PCI-X 2.0


•

Tần số 266MHz
 băng thông 2133 MBps

•

Tần số 533MHz
 băng thông 4266 MBps

▪ USB (Universal Serial Bus): bus nối tiếp đa năng .
▪ IDE (Integrated Drive Electronics): bus kết nối với ổ đĩa cứng hoặc ổ đĩa quang
(CD, DVD, …)


Sơ đồ hệ thống bus khi ghép với CPU

Trong sơ đồ Hình 1-1, ta thấy rõ các khối chức năng chính của hệ vi xử lý gồm:
− Khối xử lý trung tâm (CPU);
− Bộ nhớ bán dẫn (ROM-RAM);
− Khối phối ghép với các thiết bị ngoại vi (I/O Interface);
−Các bus truyền thông tin địa chỉ, dữ liệu và điều khiển.


II.Sơ đồ khối và chức năng của vi mạch điều khiển
BUS 8288
Ở trong chế độ MAX một số tín hiệu điều khiển cần thiết được tạo ra trên cơ sở các
tín hiệu trạng thái nhờ dùng mạch điều khiển bus 8288. Chế độ MAX được sử
dụng khi có bộ đồng xử lý toán học 8087. o và [O]: Các chân trạng thái dùng trong
chế độ MAX để ghép với mạch điều khiển bus 8288. Các tín hiệu này được 8288
dùng để tạo ra các tín hiệu điều khiển trong các chu kỳ hoạt động của bus như
trong bảng dưới đây.
1 . Sơ đồ khối của vi mạch điều khiển BUS 8288


2.Chức năng của các khối
S0,S1,S2 : là 3 tín hiệu đầu vào của mạch điều khiển bus 8288 để giải mã tạo các
tín hiệu lệnh cho điều khiển hệ thống trong chu kỳ hoạt động của bus.
CLK, AEN, CEN, IOB: đầu vào điều khiển trong đó :
AEN ( chân 6) : cho phép địa chỉ được ra các tín hiệu lệnh của 8288 chỉ sau khoảng
từ 110 ns đến 250 ns để chờ các địa chỉ đã chốt ra ngoài bus địa chỉ.
CEN (chân 15): khi CEN =0 thì tất cả các đầu ra tín hiệu và các đầu ra điều
khiển DEN, PDEN của 8288 trở về trạng thái không tích cực. Khi CEN=1 thì các
tín hiệu ra của 8288 được phép tích cực.
IOB( chân 1) : Chế độ vào / ra của bus. Khi IOB =1 thì 8288 trong chế độ
bus vào / ra với các thiết bị ngoại vi. ( bảng 4.3 : tất cả các tín hiệu lệnh của 8288

điều khiển vào ra với thiết bị ngoại vi)


MRDC, MWTC, AMWC, IORC, IOWC, AIOWC, INTA : Là khối các tín hiệu lệnh
có chức năng đọc và ghi các thiết bị bộ nhớ và thiết bị ngoại vi .
DT/R , DEN, MCE,PDEN, ALE : Cho phép chốt địa chỉ, thu phát dữ liệu điều khiển
ngắt.

III.Sơ đồ chân và chức năng của các chân tín hiệu
trong vi mạch điều khiển BUS 8288
Mạch điều khiển bus 8288
Vi mạch 8288 là mạch điều khiển bus sử dụng một số tín hiệu điều
khiển của CPU và cung cấp tất cả các tín hiệu điều khiển cần thiết
cho hệ vi xử lý khi CPU 8086 làm việc ở chế độ MAX.


1.Sơ đồ chân và các tín hiệu của 8288.

2.Chức năng của các chân tín hiệu 8288 bao gồm:
[S2(chân 18), S1(chân 3), S0(chân 19)]: là các tín hiệu trạng thái lấy từ
CPU. Tuỳ theo các tín hiệu này mà mạch 8288 sẽ tạo ra các tín hiệu điều
khiển khác nhau tại các chân ra của nó để điều khiển hoạt động của các
thiết bị nối với CPU.
CLK (Clock) (chân 2): đầu vào nối với xung đồng hồ hệ thống (từ mạch
8284) và dùng để đồng bộ toàn bộ các xung điều khiển đi ra từ mạch
8288.
CEN (Command Enable) (chân 15): tín hiệu đầu vào để cho phép đưa
ra tín hiệu DEN và các tín hiệu điều khiển khác của 8288.

IOB (Input / Output Bus Mode ) (chân 1): tín hiệu để điều khiển mạch
8288 làm việc ở các chế độ bus khác nhau.
Khi IOB = 1 8288 làm việc ở chế độ bus vào/ra, khi IOB = 0 mạch 8288
làm việc ở chế độ bus hệ thống (như trong các máy IBM PC).
[MRDC](chân 7): tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ. Nó kích hoạt bộ nhớ
đưa dữ liệu ra bus.
[MWTC] (chân 9) : là các tín hiệu điều khiển ghi bộ nhớ hoặc ghi bộ
nhớ kéo dài.
[AMWC]( Memory write command)(chân 8): tương tự như MWTC ,
nhưng hoạt động sớm lên một chút để tạo ra khả năng cho các bộ nhớ
chậm có thêm được thời gian ghi.
[IORC](chân 13): tín hiệu điều khiển đọc thiết bị ngoại vi. Nó kích hoạt
các thiết bị được chọn để các thiết bị này đưa dữ liệu ra bus.
[IOWC] (chân 11) : là tín hiệu điều khiển ghi thiết bị ngoại vi
[AIOWC](chân 12): là các tín hiệu điều khiển ghi các thiết bị ngoại vi
hoặc ghi thiết bị ngoại vi kéo dài. [AIOWC] (advanced I/O write
command) tương tự như , nhưng hoạt động sớm lên một chút để tạo ra
khả năng cho các I/O chậm có thêm được thời gian ghi.
[INTA](chân 14): đầu ra để thông báo là CPU chấp nhận yêu cầu ngắt
của thiết bị ngoại vi và lúc này các thiết bị ngoại vi phải đưa ra số hiệu
ngắt ra bus để CPU đọc.
DEN (Data Enable)(chân 16): điều khiển bus dữ liệu thành bus cục bộ
hay bus hệ thống
MCE / PDEN ( Master Casade Endable / Peripheral Data Enable)
(chân 17): định chế độ làm việc cho mạch điều khiển ngắt PIC 8259 để
nó làm việc ở chế độ master.
DT / R ( Data Transmit / Receive ) (chân 4): CPU truyền (1) hay nhận
(0) dữ liệu .

ALE ( Address Latch Enable )(chân 15): tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ,
tín hiệu này thường được nối với chân G của 74573 để điều khiển chốt
địa chỉ .

IV. Sơ đồ phối ghép BUS của 8288 với CPU ( CPU
8086 ở chế MAX )

Sơ đồ trên cho thấy CPU 8086 nối ghép với các mạch phụ trợ như:
-

Bộ điều khiển bus 8288.
Bộ tạo ra xung đồng hồ 8284.
Bộ khuếch đại đệm 74LS245 .
Bộ chốt địa chỉ 74LS373.


V.Kết luận về vi mạch điều khiển bus 8288
Qua phần tìm hiểu nghiên cứu về đề tài vi mạch điều khiển bus 8288 , chúng ta
thấy được :
-

Đặc điểm , chứng năng của hệ thống bus trong máy tính

+ Khái niệm chung về bus
+ Đặc điểm và chức năng của từng loại bus trong máy tính : Bus dữ liệu ,
bus điều khiển , bus địa chỉ
+ Phân cấp các bus
+ Các loại bus điển hình trong máy tính
-

Sơ đồ khối và chức năng năng của 8288

+Khối lệnh đầu vào điều khiển .
+ Các tín hiệu lệnh đọc , ghi các thiết bị bộ nhớ và thiết bị ngoại vi
+ Khối lệnh chốt và thu phát dữ liệu điều khiển.
-

Sơ đồ chân và chức năng của các chân tín hiệu trong bộ điều khiển bus
8288.