Bài giảng Kiến trúc máy tính Bài 5

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Giảng viên: ThS. Phan Thanh Tồn

v1.0014103212

1


BÀI 5
CÁC CHIP BỔ TRỢ
Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn

v1.0014103212

2


MỤC TIÊU BÀI HỌC

•

Liệt kê được các chip bổ trợ trong máy vi tính.

•

Liệt kê được các cơng dụng của các chip bổ trợ
trong máy tính.

•

Mơ tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các

chip bổ trợ như: 8259, 8255,…

v1.0014103212

3


CÁC KIẾN THỨC CẦN CÓ

Để hiểu rõ bài này, yêu cầu sinh viên cần có các
kiến thức cơ bản liên quan đến các mơn học sau:
•

Kỹ thuật số;

•

Kỹ thuật điện tử số.

v1.0014103212

4


HƯỚNG DẪN HỌC

•

Đọc tài liệu và tóm tắt những nội dung chính của
từng bài.

•

Ln liên hệ và lấy ví dụ thực tế khi học đến từng
vấn đề̀ và khái niệm.

•

Sử dụng các ngơn ngữ lập trình cơ bản như
Pascal, C,…

•

Làm bài tập và luyện thi trắc nghiệm theo yêu cầu
từng bài.

v1.0014103212

5


CẤU TRÚC NỘI DUNG

5.1. Chip điều khiển ngắt 8259

5.2. Chip ghép nối ngoại vi khả trình PPI-8255A

5.3. Chip định thời PIT-8253

5.4. Chip điều khiển truy nhập bộ nhớ trực tiếp DMA-8237A

v1.0014103212

6


5.1. CHIP ĐIỀU KHIỂN NGẮT 8259A

5.1.1. Cấu tạo và
nguyên tắc hoạt động

v1.0014103212

5.1.2. Lập trình cho
PIC 8259A

7


5.1.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
•

Hệ thống máy tính có nhiều loại ngắt và nhiều ngắt.

•

Mỗi ngắt có một mức ưu tiên khác nhau.

•

VXL có 2 lối vào cho ngắt là: INTR, NMI.

•

Cần bộ điều khiển ưu tiên ngắt để đưa các tín hiệu ngắt vào 2 chân INTR, NMI.

Hình 1: Sơ đồ khối PIC 8259 A
v1.0014103212

8


5.1.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
•

Các thanh ghi IRR, ISR, IMR: 8 bit.

•

Tín hiệu u cầu ngắt: IR0, IR1, … , IR7.

•

Thanh ghi che ngắt (IMR – Interrupt Mask Register): Cấm/cho phép ngắt.

•

IRR: Thanh ghi yêu cầu ngắt.

•

IR: Thanh ghi ngắt được phục vụ.

•

PR: Mạch logic giải quyết ưu tiên ngắt.

v1.0014103212

9


5.1.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

Hình 2: Sơ đồ phối ghép 8259 với bộ VXL

v1.0014103212

10


5.1.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG (tiếp theo)

v1.0014103212

11


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A
•

8259 là vi mạch khả trình.

•

Việc lập trình cho PIC 8259 gồm 2 cơng đoạn:
 Thiết lập chế độ làm việc của PIC 8259;
 Lập trình truyền tin qua 8259.

•

8259 có 4 từ điều khiển khởi động: ICW1 – ICW4 và 3 từ điều khiển hoạt động
OCW1 – OCW3.

•

Các thanh ghi của PIC 8259 được truy cập qua địa chỉ: 020h và 021h.

v1.0014103212

12


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A
Viết từ ICW1
•

Khởi động PIC cùng PC theo lưu đồ sau:
 VXL: Viết từ điều khiển khởi động ICW1.

Viết từ ICW1

 VXL: Viết từ điều khiển khởi động ICW2.
 Nếu có ghép tầng VXL ghi tiếp ICW3.
 Nếu có địi hỏi ICW4 thì sẽ viết tiếp từ
điều khiển khởi động ICW4.

Khơng

Ghép
PIC?
Có
Viết từ ICW3

Khơng

u cầu
ICW4
Có
Viết từ ICW4

v1.0014103212

13


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)

Có 4 từ điều khiển khởi tạo

v1.0014103212

CS

A0

Khởi tạo

0

0

ICW1

0

1

ICW2, ICW3, ICW4

1

X

Không chọn 8259

14


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)

Cấu trúc các từ điều khiển ICW1 – ICW4

v1.0014103212

15


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)

•

ICW2: Xác định số hiệu ngắt

v1.0014103212

16


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)
•

ICW3: Làm việc ở chế độ chủ và khách

v1.0014103212

17


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)
•

ICW4

v1.0014103212

18


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)
•

Định dạng các thanh ghi điều khiển hoạt động OCW1-OCW3
 OCW1: Thanh ghi thiết lập và đọc trạng thái yêu cầu ngắt

v1.0014103212

19


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)
 OCW2: Xác định việc xử lí các yêu cầu ngắt của 8259

v1.0014103212

20


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)
 OCW3

A0
0



Chọn các thanh ghi để đọc;



Thăm dò trạng thái yêu cầu ngắt;



Thao tác với thanh ghi mặt nạ.

D7

D6

D5

0

ESMM

SMM

D4

D3

0

1

D2

D1

D0

P

RR

RIS

0

1

0

1

0

0

1

1

Đọc thanh ghi

Đọc thanh ghi

IRR ở lần sau

IRR ở lần sau

Khơng làm gì

1 = thăm dị u cầu ngắt
0

1

0

1

0

0

1

1

Xóa mặt nạ đặc

Đăt mặt nạ đặc

biệt

biệt

Khơng làm gì

v1.0014103212

0 = Khơng thăm dị

21


5.1.2. LẬP TRÌNH CHO PIC 8259A (tiếp theo)
•

Các chế độ ngắt: Có 4 chế độ
Chế độ

Chức năng, Ý nghĩa

Ưu tiên cố định

Mỗi ngắt được gán 1 mức ưu tiên cố định. Mức 0 là cao nhất, mức 7 là
thấp nhất.

Ưu tiên vòng tự
động

Ưu tiên đồng đều, mỗi mức sau khi được phục vụ trở thành mức thấp
nhất cho đến khi có ngắt tiếp theo xảy ra.

Ưu tiên vịng theo
quy định

Phần mềm của hệ quy định mức ưu tiên thấp nhất. Thứ tự ưu tiên
được lập dựa trên cơ sở quy định này.

Thăm dò ngắt

Phần mềm của hệ đọc thanh ghi trạng thái của 8259, từ đó xác định
nguồn ngắt và quyết định phục vụ ngắt.

v1.0014103212

22


5.2. CHIP GHÉP NỐI NGOẠI VI KHẢ TRÌNH PPI-8255A

5.2.1. Cấu tạo và
nguyên tắc hoạt động
của 8255A

5.2.2 Lập trình với
8255A

v1.0014103212

23


5.2.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA 8255A
•

PPI-8255A (Programmable Peripheral Interface)
 Là chip vào/ra lập trình được;
 Truyền dữ liệu theo phương thức song song.

Hình 3: Sơ đồ khối và các chân của 8255A
v1.0014103212

24


5.2.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA 8255A
•

24 chân cho 3 cổng vào/ra.

•

PA0-PA7: 8 chân cho cổng A.

•

PB0-PB7: 8 chân cho cổng B.

•

PC0-PC7: 8 chân cho cổng C.

•

Nhóm A: Gồm cổng A và 4 bit cao của cổng C.

•

Nhóm B: Gồm cổng B và 4 bit thấp của cổng C.

•

8255 có thể hoạt động ở 3 chế độ (0,1,2).

v1.0014103212

25