Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Cấu trúc cơ bản của bộ VXL 8088

Chương7

Cấu trúc cơ bản của bộ VXL 8088

Lý do nghiên cứu bộ vi xử lý 8088

1

2

3

Nhiều điểm giống

với họ vi xử lý

80x86 => Giúp

nắm bắt được hệ

vi xử lý của hãng

khác

Có tính kế

thừa của các

sản phẩm

trong họ vi xử

lý 80x86.

Bộ vi xử lý

8088 cấu

trúc đơn

giản hơn

Nội dung

I - CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA

BỘ VI XỬ LÝ 8088

1. Sơ đồ khối của bộ vi xử lý 8088

2. Nguyên lý hoạt động

3. Các thanh ghi bên trong bộ vi xử lý 8088

4. Cách mã hóa lệnh bộ vi xử lý 8088

II. CÁC TÍN HIỆU CỦA 8088 VÀ MỘT SỐ MẠCH PHỤ TRỢ

1. Sơ đồ chân và các tín hiệu của 8088

2. Mạch tạo xung nhịp 8284A

3. Phân kênh để tách thông tin

4. Đệm cho các bus

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

1. Cấu trúc bên trong của bộ vi xử lý 8088

• BIU có nhiệm vụ đưa ra địa

chỉ, đọc mã lệnh từ bộ nhớ,

đọc/ghi dữ liệu từ/vào cổng

hoặc bộ nhớ.

• EU có nhiệm vụ cung cấp

địa chỉ cho BIU để khối này

đọc lệnh và dữ liệu

• Giải mã lệnh để tạo ra các

tín hiệu điều khiển nhằm

thực hiện lệnh đã được giải

mã.

• Khối tính toán số học và

logic ALU dùng để thực

hiện các thao tác khác nhau

với các toán hạng của lệnh

• Bên trong BIU còn có bộ

nhớ đệm lệnh (còn gọi là

hàng đợi lệnh) với dung

lượng 4 byte (8088), 6 byte

(8086) dùng để chứa các

lệnh đã đọc được nằm sẵn

chờ EU xử lý.

Các lệnh nằm

chờ EU xử lý

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

1. Cấu trúc bên trong của bộ vi xử lý 8088

 Khối đơn vị giao tiếp bus (Bus Interface Unit, BIU):

 Thanh ghi đoạn và thanh ghi con trỏ lệnh IP

 Khối logic điều khiển bus, bộ cộng

 Bus dữ liệu 8 bit và bus địa chỉ 20 bit

 Khối thực hiện lệnh (Execution Unit, EU).

 Thanh ghi đa năng, các thanh ghi con trỏ và chỉ số

 Khối tính toán số học và logic ALU

 Khối điều khiển EU

 Bus dữ liệu 16 bit của ALU, bus tín hiệu điều khiển.

Việc chia CPU thành hai phần làm việc đồng thời có liên hệ với

nhau qua hàng đợi lệnh làm tăng tốc độ đáng kể của CPU.

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

2. Nguyên lý hoạt động

 Đơn vị thực hiện EU

• EU có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ cho BIU để khối này đọc lệnh và dữ

liệu

• Giải mã lệnh để tạo ra các tín hiệu điều khiển nhằm thực hiện lệnh đã

được giải mã.

• Khối tính toán số học và logic ALU dùng để thực hiện các thao tác khác

nhau với các toán hạng của lệnh

 Đơn vị giao tiếp BUS

• BIU có nhiệm vụ đưa ra địa chỉ, đọc mã lệnh từ bộ nhớ, đọc/ghi dữ liệu

từ/vào cổng hoặc bộ nhớ.

• Bên trong BIU còn có bộ nhớ đệm lệnh (còn gọi là hàng đợi lệnh) với

dung lượng 4 byte (8088), 6 byte (8086) dùng để chứa các lệnh đã đọc

được nằm sẵn chờ EU xử lý.

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Nội dung

I - CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA

BỘ VI XỬ LÝ 8088

1. Sơ đồ khối của bộ vi xử lý 8088

2. Nguyên lý hoạt động

3. Các thanh ghi bên trong bộ vi xử lý 8088

4. Cách mã hóa lệnh bộ vi xử lý 8088

II. CÁC TÍN HIỆU CỦA 8088 VÀ MỘT SỐ MẠCH PHỤ TRỢ

1. Sơ đồ chân và các tín hiệu của 8088

2. Mạch tạo xung nhịp 8284A

3. Phân kênh để tách thông tin

4. Đệm cho các bus

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

3. Các thanh ghi

8088 có 14 thanh ghi , mỗi thanh ghi có kích thước16 bit

Các thanh ghi đa năng

8 Bit thấp

•8088/8086 đến 80286 :

8 Bit cao

16 bits

•80386 trởlên: 32 bits

EAX,EBX, ECX, EDX

Lưu trữ tạm thời dữ liệu để truy cập nhanh hơn tránh khỏi phải truy cập bộ nhớ

 AX (Accumulator): Các thanh ghi này được sử dụng trong các tính. Kết quả

8 bit được chứa trong AL

 BX (Base): thanh ghi cơ sở, thường chứa địa chỉ lệch của ô nhớ trong đoạn

DS.

 CX (Count): thanh ghi đếm, CX thường chứa số lần lặp trong các lệnh lặp,

CL thường chứa số lần dịch hoặc quay trong lệnh dịch và quay thanh ghi.

 DX (Data): thanh ghi dữ liệu, DX cùng với AX tham gia vào phép nhân hoặc

chia các số 16 bit. DX còn dùng để chứa địa chỉ của các cổng vào/ra trong

các lệnh vào ra dữ liệu trực tiếp.

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Các thanh ghi đoạn

•Phương pháp quản lý bộ nhớ

•Bộ nhớ là tập hợp các ô nhớ (byte), mỗi ô nhớ được nhận dạng

bằng một địa chỉ vật lý duy nhất 20 bit

• Bộ vxl 8086/8088 có bus địa chỉ 20 bit nên có thể cho phép truy

xuất 1Mb=2²⁰byte =1048576 byte địa chỉ ô nhớ khác nhau.

•Trong 1 MB bộ nhớ chia thành các đoạn 64 KB khác nhau

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Các thanh ghi đoạn

 Để quản lý các đoạn nhớ (memory segment), bộ vi xử lý

8088 có 4 thanh ghi đoạn xác định địa chỉ bắt đầu của 4 đoạn

nhớ 64 KB

 CS (Code Segment): thanh ghi đoạn mã, xác định địa chỉ bắt đầu của đoạn

nhớ chứa mã chương trình.

 DS (Data Segment): thanh ghi đoạn dữ liệu, xác định địa chỉ bắt đầu của

đoạn nhớ chứa hầu hết dữ liệu của chương trình.

 ES (Extra Segment): thanh ghi đoạn dữ liệu phụ, xác định địa chỉ bắt đầu

của đoạn nhớ chứa dữ liệu phụ. Đoạn nhớ này được các lệnh về chuỗi sử

dụng để chứa dữ liệu đích.

 SS (Stack Segment): thanh ghi đoạn ngăn xếp, xác định địa chỉ bắt đầu

của đoạn nhớ ngăn xếp.

Các thanh ghi đoạn

 VD1 : Thanh ghi DS có giá trị là 1000h thì địa chỉ bắt đầu của

đoạn là 10000h.

Địa chỉ kết thúc tìm được bằng cách cộng địa chỉ bắt đầu với

với giá trị FFFFh (64K) → địa chỉ kết thúc là 10000h +

FFFFh = 1FFFFh.

Như vậy đoạn dữ liệu có địa chỉ từ 10000h -> 1FFFFh.

VD 2

 Giả sử các thanh ghi đoạn có các giá trị CS = 2800h, DS =

E000h, SS = 2900h và ES = 1000h. Ta có vị trí các đoạn trong

bảng bộ nhớ như sau:

Địa chỉ logic và Địa chỉ vật lý

 Địa chỉ lệch (offset): xuất hiện trong đoạn nhớ 64KB (từ

0000h đến ffffh)

 Để nhận được địa chỉ vật lý 20 bit của một ô nhớ nào đó trong

một đoạn nhớ bất kỳ, CPU 8088 phải dùng đến hai thanh ghi

16 bit: một thanh ghi đoạn và một thanh ghi lệch.

 Địa chỉ vật lý = Nội dung thanh ghi đoạn x 10h + Nội dung

thanh ghi lệch = Địa chỉ đoạn + Địa chỉ lệch

 Địa chỉ logic = Thanh ghi đoạn:Thanh ghi lệch (địa chỉ

lệch)

Mối liên hệ ĐCVL & ĐCLG

 Segment:Offset: là địa chỉ logic vì nó tồn tại dưới dạng giá trị

của các thanh ghi, và khi cần truy nhập ô nhớ nào thì nó phải

được đổi ra địa chỉ vật lý của ô nhớ đó.

 Địa chỉ logic có tính đa trị: vì ứng với một địa chỉ vật lý có rất

nhiều địa chỉ logic khác nhau.

 Ví dụ, địa chỉ vật lý 12345H có thể tạo ra từ các địa chỉ logic

sau:

1000H:2345H

1200H:0345H

1004H:2305H

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

VD

Vd:1 Cho một ô nhớ có địa chỉ vật lý là 1256Ah hãy cho biết địa chỉ

dạng segment:offset với các đoạn 1256h và 1240h?

Giải:

Gọi X là offset trong segment 1256h và Y là offset trong segment

1240h chúng ta có:

1256Ah=12560h+X

1256Ah=Y+12400h

Do đó: X=1256Ah-12560h=Ah

Y= 1256Ah-12400h=16Ah

Như vậy: 1256Ah =1256:000A=1240:016A

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

VD

Vd2: Một ô nhớ có địa chỉ vật lý 80FD2h, ở trong đoạn nào thì nó có

Offset bằng BFD2h

Giải:

Địa chỉ vật lý=segment * 10h + offset

84fdf

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Thanh ghi con trỏ và chỉ số

 IP (Instruction Pointer): thanh ghi con trỏ lệnh

• IP luôn trỏ vào lệnh tiếp theo sẽ được thực hiện nằm trong đoạn mã

CS.

• Địa chỉ của lệnh này là CS:IP.

BP (Base Pointer): con trỏ cơ sở

• BP chủ yếu được sử dụng để truy nhập dữ liệu nằm trong đoạn ngăn

xếp.

• Địa chỉ logic của ô nhớ ngăn xếp do BP trỏ tới là SS:BP

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Thanh ghi con trỏ và chỉ số

SP (Stack Ponter): con trỏ ngăn xếp

• SP luôn trỏ vào đỉnh hiện thời của ngăn xếp.

• Địa chỉ logic của đỉnh ngăn xếp là SS:SP

 SI (Source Index): chỉ số nguồn

• SI trỏ vào dữ liệu trong đoạn dữ liệu DS.

• Địa chỉ logic của ô nhớ do SI trỏ tới là DS:SI

 DI (Destinaton Index): chỉ số đích,

• DI trỏ vào dữ liệu trong đoạn dữ liệu DS.

• Địa chỉ logic của ô nhớ do DI trỏ tới là DS:DI

 Riêng trong các lệnh về chuỗi thì:

• ES:DI luôn ứng với địa chỉ của một phần tử thuộc chuỗi đích

• DS:SI luôn ứng với địa chỉ của một phần tử thuộc chuỗi nguồn.

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Thanh ghi cờ (Flag Register)

 Mục đích của thanh ghi cờ là chỉ ra trạng thái của bộ vi xử lý.

 Mỗi bit của thanh ghi này được dùng để phản ánh một trạng

thái nhất định của kết quả phép toán do ALU thực hiện hoặc một

trạng thái hoạt động của CPU.

 Thanh ghi cờ có 16 bit nhưng chỉ dùng hết 9 bit làm bit cờ.

Các cờ

điều khiển

Các trạng

thái

Chương II: Bộ vi xử lý Intel 8088

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Cấu trúc cơ bản của bộ VXL 8088 - Vũ Thị Lưu