Câu 1 : Nguyên tắc hoạt động tín hiệu giữa CPU và các đơn vị trong máy tính , nêu ví du

Nối giữa CPU và các thiết bị qua 3 bus thành phần và việc chọn thiết bị 2 làm đơn vị trao đổi thông tin với CPU

CPU phát tín hiệu địa chỉ của thiết bị 2 lên bus địa chỉ. Tín hiệu này được đặt vào bộ giải mã địa chỉ chọn thiết bị. tín hiệu giải mã sẽ được phát ra trên 1 nên đường dây nối đúng với đầu vào chọn chip CS của thiết bị 2. Do vậy chỉ có công tắc  điện tử K bộ đếm số liệu của thiết bị này  là được đóng, nối mạch thiết bị 2 với các đường dây trên bus số liệu trong khi đó , do không được chọn nên các công tắc điện tử trong hai thiết bị 1 và 3 còn lại bị mở và về mặt điện, chúng bị tách ra khỏi bus số liệu. tiếp đó tín hiệu thông tin trạng thái R/W cũng được phát trên bus

Câu 2 : Các linh kiện trên bản mạch chính

Bản mạch chính bao gồm các phần chính máy tính. Tất cả các linh kiện  tuyệt đối cần thiết được lắp ráp trên đó.

1.Vi xử lý và bộ nhớ chính

–       Phần trung tâm bản mạch chính là một vi xử lý. Các vi xử lý tương thích trong  máy tính tương thích với IBM PC thuộc họ 80x86 hoặc Pentium của hãng Intel. Trên bản mạch chính có sẵn một đế cắm cho vi xử lý gọi là socket  với số hiệu tuỳ loại.

–       Bộ nhớ chính gồm các chip nhớ có thể ghi/ đọc được Ram được chia thành một vài băng nhớ , các chương trình…Các dữ liệu được lưu trữ trong các đơn vị nhớ và các byte đó được sắp xếp trong bộ nhớ theo một trật tự nào đó để khi cần thiết, Cpu có thể truy cập được. việc sắp xếp đó gọi là địa chỉ hóa bộ nhớ.Thời gian kể từ khi CPU phát địa chỉ tới bộ nhớ cho đến khi số liệu có thể đọc được là khác không  đó gọi là thời gian truy cập.

2.Bộ nhớ cache:

–           Đó là các bộ nhớ có dung lượng nhỏ nhưng thời gian truy cập ngắn hơn bình thường cỡ 15 đến 25ns.

–           Cache giữ các số liệu thường được CPU sử dụng.

–           Hiện phân biệt 3 cấp bộ nhớ cache: cache cấp 1 là bộ nhớ cache được tích hợp ngay trong cpu có tốc độ truy cập nhanh  nhất, cache cấp 2 được lắp ngay trong mạch xử lý và cache cấp 3 được lắp trên bản mạch chính xa vi xử lý hơn

3.Rom bios

Trong bản mạch chính còn có các chip nhớ chỉ đọc được Rom. Do đặc tính các thông tin trong Rom không bị mất đi khi tắt máy, nên trong chip này người ta nạp các chương trình và số liệu để Cpu dùng cho việc khởi động máy tính như chương trình kiểm tra các thiết bi phần cứng, các chương trình quản lý, điều khiển hoạt động các thiết bị và bộ nhớ. C0ác chương trình đó bổ trợ cho việc thâm nhập vào bàn phím, card đồ họa… gọi là hệ vào ra cơ sở BIOS. Do đó chip nhớ này còn được goi j là ROM BIOS.

4.RAM CMOS

–       Trong bản mạch chính còn một chip nhớ tiêu thụ năng lượng rất thấp và được nuôi bằng pin. Do được chế tạo bằng công nghệ CMOS tiêu thụ năng lượng rất thấp nên chíp được goi là RAM CMOS.

–       Chip này lưu trữ những thông tin cần thiết cho việc khởi động máy tính cũng như cấu hình máy và các thông số thời gian thực kể cả khi cắt điện máy tính.

5.Bus hệ thống

–       Được nối ra các khe cắm mở rộng trên bản mạch chính. Các card ghép nối có thể coi là một phần của thiết bị ngoại vi dùng để cắm vào khe mở rộng. card sẽ nhận đươc thông tin về tất cả các hoạt động đang xảy ra trong máy tính qua bus hệ thống.

–       Hiện nay nhiều mạch điện trên card được tích hợp ngay trong chipset hoặc chíp khác trên các bản mạch chính.Do vậy các thiết bị ngoại vi sẽ được nối vào mạch ghép nối thông qua các giác cắm chuẩn phía sau máy tính như COM, LPT, USB…

6.Các chíp bổ trợ, chipset, chíp cầu nối và chip super  I/O:

–       Trong việc thông tin số liệu có các nhiệm vụ đơn giản nhưng mất nhiều thời gian, vì vậy CPU có thể giao việc đó cho các chip chuyên dụng gọi là chip bổ trợ làm và dành thời gian để xử lý những  việc khác

–       Trong các máy tính hiện nay  hầu hết các chip bổ trợ cũng như các bản mạch  như vậy đã được tích hợp vào một vài vi mạch tổng hợp gọi là chipset gắn ngay trên bản mạch chính và chỉ còn các đầu cắm ra thiết bị ngoại vi trên bản mạch chính mà thôi.

–       Ngoài các chipset , trên bản mạch chính hiện nay bao gồm mạch cầu nối cho phép ghép nối từ hệ thống bus có tốc độ cao xuống bus có tốc độ định chuẩn thấp.

–       Các mạch điều khiển 1 số thiet bị ngoại vi cơ bản khác như bàn phím, chuột,LPT để cắm máy in, cổng COM ….cũng được tích hợp ngay trên chip super I/O lắp ráp trên bản mạch chính

Câu 3 : Cấu tạo bộ vi xử lý , ý  nghĩa các thành phần và nguyên tắc hoạt động các thành phần đo

EU( Excution Unit): đơn vị thi hành lệnh

BIU( bus interface unit): đơn vị ghép nối bus BIU

CU( Control unit): khối điều khiển

ALU( Arithmetic logic unit)

Register: thanh ghi

IU( instruction Unit): đợn vị lệnh

PQ( Prefetch Queue): hàng nhận lênh trước

–       BIU thực hiện tất cả các nhiệm vụ về bus cho EU. Nó thiết lập các khâu nối với thế giới bên ngoài là các bus số liệu, địa chỉ, và điều khiển

–       EU có trách nhiệm xử lí dữ liệu, nó duy trì trạng thái của vi xử lí, kiểm soát thanh ghi đa năng và toán hạng lệnh

–       ALU có chức năng thực hiện các lệnh của đơn vị điều khiển và xử lí tín hiệu

–       Bộ điều khiển ( CU): có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình điều khiển hoạt động xử lí, được điều tiết chính xác  bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống

–       Thanh ghi : có nhiệm vụ ghi mã lệnh trước khi sử lí và ghi kết quả sau khi xử lí

Dữ liệu được truyền giữa vi xử lí và bộ nhớ hoặc thiết bị vào /ra khi có yêu cầu từ EU. Chúng không truyền trực tiếp tới EU mà phải qua vùng nhớ RAM gọi là hạng nhận lệnh trước PQ sau đó chuyển đến IU. Tiếp đó IU sẽ điều khiển EU cho lệnh thực hiện ALU. Trong vi xử lí thì khối CU là phức tạp nhất vì nó có chức năng giải mã lênh và tạo ra các xung điều khiển toàn bộ hệ thống

Câu 4: Các thanh ghi bộ vi xử lí 8086,8088,I386,I486 pentium.

Thanh ghi là một bộ nhớ được tích hợp trong vi xử lí. Các thanh ghi này có thể phân loại như sau:

–       Thanh ghi đa năng

–       Thanh ghi chi số và con trỏ

–       Thanh ghi đoạn

–       Thanh ghi trạng thái và điều khiển

a)Các thanh ghi đa năng

–       Đó là 4 thanh ghi 16 bit AX,BX,CX,DX. Chúng được lưu trữ dự liệu tạm thời trong khi thực hiện chương trình.

–       Các thanh ghi này được tách ra thành 2 phần mỗi phần 8 bit cao gọi là thanh ghi AH và 8 bit thấp gọi là thanh ghi AL; BH và BL; CH và CL; DH và DL. Các nửa này đều được địa chi hóa tách biệt.

–       Thanh ghi AX: là thanh ghi tích lũy, chủ yếu dùng cho các phép toán số học.

–       Thanh ghi BX: là thanh ghi cơ sở, thường dùng chứa con trỏ, trỏ tới bộ nhớ

–       Thanh ghi CX: là thanh ghi đếm, chứa số đếm trong lệnh vòng lặp .

–       Thanh ghi DX: là thanh ghi dữ liệu, một thanh ghi mở rộng  của AX trong các lệnh nhân chia

b)Các thanh ghi đoạn và thanh ghi con trỏ, chỉ số

–       Thanh ghi đoạn:

CS( code segment) thanh ghi đoạn mã

DS(data segment) thanh ghi số liệu

SS( stack segment) thanh ghi ngăn xếp

ES( extra segment) thanh ghi đoạn phụ

–       Thanh ghi con trỏ, chỉ số :

Bao gồm:

BP( base pointer): thanh ghi con trỏ cơ sở

SI( source index): thanh ghi chỉ số nguồn

DI( destination index): thanh ghi con trỏ số đích

SP(stack pointer) thanh ghi con trỏ ngăn xếp

c)Thanh ghi con trỏ lệnh IP:(Instruction Pointer) giống như bộ đếm chương trình (Program Counter). Thanh ghi điều khiển này do BIU quản lý nhằm lưu trữ offset từ bắt đầu đoạn mã đến lệnh thực thi kế tiếp và không thể xử lý trực tiếp thanh ghi IP.

IP

d)Thanh ghi cờ F Thanh ghi cờ (Flag register) dài 16 bit chứa 3 bit điều khiển (TF, IF và DF) và 6 bit trạng thái (OF, SF, ZF, AF, PF và CF) còn các bit còn lại không sử dụng.

là tập hợp các bit có thể được đặt( set) hay xóa ( clear)

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

X

X

X

X

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

X

AF

X

PF

X

CF

- trong đó có 6 cờ trạng thái :

·       Cờ nhớ(C)

·       Cờ chẵn lẻ( P)

·       Cờ nhớ phụ(A)

·       Cờ     zero(Z)

·       Cờ dấu( S)

·       Cờ tràn( O)

Có 3 cờ điều kiện :

·       Cờ bẫy (T)

·       Cờ ngắt(I)

·       Cờ hướng (D)

Câu 5: Địa chỉ bộ nhớ vi xử lý ( địa chỉ vật lý, segment, logic). cho ví dụ minh họa

–       Địa chỉ bộ nhớ gồm 2 thành phần: địa chỉ vật lý và địa chỉ luân lý. Bộ vi xử lý 8086 dùng phương pháp phân đoạn bộ nhớ để quản lý bộ nhớ 1Mb của nó. Địa chỉ 20 bit cuả bộ nhớ 1 Mb không thể chứa đủ trong các thanh ghi 16 bit nên bộ nhớ 1 Mb được chia thành các đoạn (segment) 64Kb

–       Địa chỉ 20 bit được gọi là địa chỉ vật lý, dùng trong thiết kế các mạch giải mã địa chỉ cho bộ nhớ và xuất nhập.

–       Địa chỉ luân lý gồm địa chỉ đoạn (segment) và địa chỉ trong đoạn (offset). Mỗi địa chỉ thành phần có  16 bit, được viết theo cách sau: SEGMENT : OFFSET

–       Cách tính địa chỉ vật lý: Địa chỉ vật lý = ( segment*16) + offset

Ví dụ: Tính địa chỉ vật lý tương ứng với địa chỉ luân lý B001h:1234h

Địa chỉ vật lý = B0010h+1234h = B1244h