TỔ CHỨC vào RA (cấu TRÚC máy TÍNH SLIDE) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

Bài 7

TỔ CHỨC VÀO/RA


tỉ chøc vµo/ra
Nội dung:
1.Giới thiệu chung
2.Các lệnh vào/ra của CPU
3.Các cổng vào/ra đơn giản
4.Các phương pháp vào/ra
5.Ngắt trong máy tính IPM PC
6.Các phương pháp truyền dữ liệu
trên máy tính IBM PC


1. Giới thiệu chung
Hệ thống vào/ra đảm bảo sự liên hệ giữa máy
tính với các thiết bị ngoại vi.
Máy tính

BUS

Bộ vi xử lý
Bộ nhớ
Các cổng
vào/ra
Giao
tiếp

Bàn

Máy in phím

ổ đĩa

Các thiết bị

Hệ thống vào/ra bao
gồm
mạch
phối
ghép với các thiết bị
ngoại vi thông qua các
chuẩn
giao
tiếp
(PS/2,
USB,
RS232, ...).
Về mặt logic, có thể
hình dung hệ thống
vào/ra là tập hợp các
cổng vào/ra
đợc
địa chỉ hóa.


2. Các lệnh vào/ra
Vào/ra trc tip:
Vào: IN
AL,port8 ; port8: đ/c cổng vào 00

ữ FFh
IN
AX,port8 ; port8: đ/c 00 ÷ FFh (16 bit data)

– Ra:
OUT port8,AL ; port8: ®/c cổng ra 00
ữ FFh
OUT port8,AX ; port8: đ/c 00 ữ FFh (16 bit data)


Các lệnh vào/ra
Vào/ra giỏn tip:
Vào: MOV DX,port16 ; port16: đ/c 0000 ữ
FFFFh
IN
AX,DX
;đọc cổng
port16
Ra:

MOV DX,port16; port16: đ/c 0000 ÷

FFFFh

OUT DX,AX
port16

;ghi cæng

3. Các cổng vào/ra N GIN
74LS 373



Cổng ra dùng 74LS373: D0
Da
ta
Bu
sD7



DQ

.
.
.

G

Q0

.
.
.

Điều
khiể
n

LEDs
Q7

Cổng vào dùng 74LS244:
G

74LS 244
D0

Từ
thiế
t bị
vàoD7
G

Q0

.
.
.

.
.
.

Tới
Data
bus
Q7

Ví d cổng ra

Bus dữ
liệu
hệ
thống
Bus
địa
chỉ hệ
thống

đến
thiết
bị ra
(ví
dụ:
các
đèn
LEDs)

Đa dữ liệu ra cỉng 99h tõ AL b»ng lƯnh: OUT


Ví d cổng vào

Đọc dữ liệu vào AL từ cổng 5Fh b»ng lÖnh: IN


4. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀO/RA

• Phương pháp hỏi vịng (Polling)
– CPU thăm dò trạng thái của ngoại vi qua cổng
trạng thái.
– Q trình thăm dị được thực hiện tuần hồn.
– Ưu điểm: dễ tổ chức.
– Nhược điểm: tốn thời gian của CPU.

• Phương pháp ngắt (Interrupt)
− CPU thực hiện chương trình, khơng thăm dị trạng thái ngoại vi.
− Khi cần trao đổi dữ liệu, ngoại vi gửi y/c ngắt cho CPU
− CPU ngắt khỏi chương trình chính để phục vụ ngoại vi và quay trở về
chương trình chính sau khi trao đổi xong.


a)

Phương pháp hỏi vịng

• Vào/ra dữ liệu được CPU thực hiện thơng qua
các cổng.
• CPU thăm dị trạng thái sẵn sàng của cổng thơng
qua các tín hiệu bắt tay (Handshake Signals).
• Các tín hiệu thăm dị lấy từ các mạch phối ghép
được thiết kế.


b) Vào/ra bằng ngắt
ã Ngt: CPU tm dng cụng vic hiện
tại để trao đổi dữ liệu.
• Sử dụng để tận dụng khả năng xử lý

của CPU cho nhiều cơng việc.
• CPU 8088 có 2 chân vào ngắt: NMI
(khơng che được) và INTR (che được).
• Mạch hỗ trợ ngắt cứng: Interrupt
Controller 8259 có 8 đầu vào ngắt.


S hiu ngt
ã B VXL 8086/8088 cú 256 ngt:
INT00 ữ INTFF
ã S hiu ngt nn: t 00 ữ FFh
ã Mi số hiệu ngắt tương ứng 01 địa
chỉ, gọi là vector ngắt.
• Vector ngắt gồm 4 byte:
– 2 byte địa chỉ segment (để gán cho CS)
– 2 byte địa chỉ offset (để gán cho IP)


Bảng vector ngắt
• Chứa các địa chỉ lệnh đầu tiên
(vector ngắt) của chương trình con
phục vụ ngắt.
• Nằm ở đầu bộ nhớ: từ 00000 đến
003FFh


Xem bảng vector ngắt bằng
Debug

Ô nhớ chứa vector ngắt INTnn có địa chỉ: nn x 4

Ví dụ: địa chỉ ngắt INT0 là:
00A7:1068
INT1 là:
0070:018B
INT2 là:
03A0:0016
…..
INT0F là: 020E:03FF


Chương trình con phục vụ ngắt
(ISR-Interrupt Service Rountine)
• Mỗi ngắt có 01 chương trình con ISR.
• Mỗi ISR có địa chỉ CS:IP của lệnh đầu
lưu trong Bảng vector ngắt.
• Khi ngắt được kích hoạt chương trình
ISR được gọi để phục vụ ngắt.
• Khi bị ngắt, CPU cất CS:IP hiện thời
vào Stack rồi gán cho CS:IP giá trị
lấy từ Bảng vector ngắt


5. NGẮT TRONG MÁY TÍNH IBM PC
• Ngắt cứng: phát sinh từ mạch của các
ngoại vi.
Ví dụ: INT 9h (ngắt từ bàn phím), INT 0Bh (ngắt từ
COM2), ...

• Ngắt mềm: kích hoạt bởi lệnh phần mềm.
Ví dụ: INT 21h (ngắt của DOS), INT 10h (ngắt của

BIOS, phục vụ Video), ...

• Ngắt nội bộ:
–
–
–
–
–

INT
INT
INT
INT
INT

00:
01:
02:
03:
04:

phép chia cho 0 (Divide by 0).
chạy từng lệnh (Trap mode: cờ TF=1).
ngắt không che được (input NMI=1).
điểm dừng (Halt).
tràn số có dấu (cờ Over Flow OF=1)


Ngắt và thanh ghi cờ
Cờ ngắt IF đợc dùng để che ngắt cứng tới chân

INTR:
ã Nếu IF=0 các ngắt cứng qua chân INTR đều bị
cấm.
ã Nếu IF=1 các ngắt cứng qua chân INTR cho
phép.
ã Lệnh xoá cờ ngắt CLI sẽ đặt IF=0. Lệnh lập cờ
ngắt STI (set interrupt flag) dùng ®Ĩ ®Ỉt IF=1.


Quá trình thực hiện một ngắt
1. Cất thanh ghi cờ (FR) vào ngăn xếp và giảm SP đi
2
2. Xoá hai cờ cho phép ngắt IF và cờ bẫy TF (IF=0
và TF=0). Tuỳ thuộc vào thủ tục ngắt mà có thể
huỷ che chân INTR bằng lệnh STI.
3. Cất CS hiện hành vào ngăn xếp và giảm SP đi 2.
4. Cất IP hiện hành vào ngăn xếp và giảm SP đi 2.
5. Nhân số hiệu INT với 4 để xác định địa chỉ
vật lý của ngắt trong bảng vec tơ ngắt, qua đó
có đợc CS và IP của chơng trình con phục vụ
ngắt ISR.
6. Với CS:IP mới, CPU bắt đầu nhận và thực hiện các
lệnh của chơng trình con phục vụ ngắt ISR.
7. LƯnh ci cïng cđa ISR lµ lƯnh IRET. LƯnh này
thông báo để CPU tải lại giá trị IP, CS và FR từ
ngăn xếp và nhờ vậy CPU có thể chạy tiếp chơng
trình tại nơi nó đà bị ngắt.


6. Các phương pháp truyền dữ

liệu trên máy tính IBM PC
• Truyền nối tiếp
• Truyền song song


vào/ra nối tiếp
ã Vào/ra nối tiếp là gì? : Phơng pháp
truyền từng bit dữ liệu.

Universal
Asynchronous
Receiver-Transmitter
(UART): chip thu phát
không đồng bộ đa
năng


Truyền song công và bán song
công
ã Truyền đơn công: d liệu chỉ đi 1
chiều từ máy phát đến máy thu.
Ví dụ: truyền dữ liệu từ máy tính sang
máy in
• Trun song công: d liu có th va
phát va thu.
Truyền song công hoàn toàn: tại mỗi thời
điểm d liệu có thĨ trun 2 chiỊu.

Ví dụ: truyền dữ liệu giữa máy tớnh vi
Modem.

Truyền bán song công: tại mỗi thời điểm dữ
liƯu chØ trun mét chiỊu.



DTE và DCE
ã DTE (data terminal equipment)Thiết bị đầu cuối d liệu: chỉ máy
tính hay thiết bị đầu cuối để
thu/phát d liệu.
ã DCE (data communication
equipment)-Thiết bị truyền d
liệu: để chỉ các thiết bị truyền
thông, ví dụ nh modem - chịu tr¸ch
nhiƯm trun dữ liƯu.


Truyền thông nối tiếp không
đồng bộ
ã Sử dụng khi các máy thu, máy phát có tốc
độ khác nhau.
ã Nhợc điểm: tốc độ chậm hơn truyền
đồng bộ.
ã Ưu điểm: truyền đợc giữa các máy có
tốc độ khác nhau.
ã Dùng chuẩn RS-232.
ã Truyền từng Byte.
ã Dữ liệu trớc khi truyền phải định
khung, tức đa dữ liệu vào một khung
bắt đầu bằng bit Start kÕt thóc b»ng
bit Stop.

Chuẩn truyền thông nối tiếp
RS-232 (Giắc đực)