Bài giảng môn Kỹ thuật vi xử lý | Trường Đại học Cần Thơ

BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
(Theo phương thức đào tạo tín chỉ) Số tín chỉ : 02 Trình độ đào tao : Đại học HK1_2025-2026 CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI XỬ LÝ VÀ MÁY TÍNH
QUY ĐỊNH CHUNG CỦA LỚP HỌC
1.Đăng nhập hệ thống để học và lấy tài liệu học tập.(Điểm danh)
2.Trả lời các câu hỏi, bài tập và thực hiện đầy đủ
nhiệm vụ tự học ở cuối mỗi bài giảng.
3.Nếu có thắc mắc thì đặt câu hỏi trong nhóm hoặc
liên hệ qua địa chỉ email
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
✓ Phát minh ra máy tính là một thành tựu vĩ
đại trong lịch sử tiến hóa cả loài người.
✓ Lịch sử phát triển của máy tính được bắt
đầu từ sự phát triển của các thế hệ máy
tính lớn trong những năm 50 của thế kỷ 20.
✓ Từ những năm 70 của thế kỷ 20 với sự
phát triển của công nghệ bán dẫn đã mở ra
khả năng thu nhỏ vi mạch nên sẽ thu nhỏ được máy tính.
✓ Sự hình thành và phát triển của máy tính
cá nhân đi song song với sự hình thành và
phát triển của các loại bộ vi xử lý.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Lịch sử phát triển của bộ vi xử lý qua các thế hệ
❖ Thế hệ 1 (năm 1971-1973):
✓ Bộ vxl 4004 của intel với 4 bit số liệu, 12 bit địa chỉ
✓ 4040 (4bit), 8008 (8 bit) của intel
✓ PPS-4(4bbit) của Rockwell
✓ IPM-16(16bit) của National
➢ Đặc điểm chung của các VXL:
✓ Độ dài từ thường là 4 bit.
✓ Công nghệ chế tạo PMOS có mật độ phần tử nhỏ, tốc độ
thấp, giá rẻ và chỉ có khả năng cho dòng tải nhỏ.
✓ Tốc độ thực hiện lệnh: 10-60µs/lệnh, tần số fclk = 0,1-0,8 (Mhz)
✓ Tập lệnh đơn giản, cần nhiều vi mạch phụ trợ mới tạo
nên một hệ vxl hoàn chỉnh.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Lịch sử phát triển của bộ vi xử lý qua các thế hệ
❖ Thế hệ 2 (năm 1974-1977):
✓ Các bộ vi xử lý đại diện trong
thế hệ này là các vi xử lý 8 bit ✓ 6502 của MOS Technology,
✓ 6800 và 6809 của Motorola, ✓ 8080 và 8085 của Intel ✓ Z80 của Zilog. ➢ Đặc điểm:
✓ Tập lệnh phong phú hơn
✓ Khả năng phân biệt địa chỉ bộ nhớ với dung lượng đến 64KB.
✓ Có một số bộ vi xử lý còn có khả năng phân biệt được 256 địa chỉ cho các thiết bị ngoại vi (họ Intel và Zilog).
✓ Công nghệ sản xuất: NMOS/CMOS
✓ Tốc độ: 1-8 µs/lệnh, tần số fclk = 1- 5 (Mhz)
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Lịch sử phát triển của bộ vi xử lý qua các thế hệ
❖ Thế hệ 3 (năm 1978-1982):
✓Xuất hiện các bộ vxl 16 bit
✓ 8086/ 80186/80286 của Intel ✓86000/86010 của Motorola ➢ Đặc điểm:
✓ Tập lệnh đa dạng với lệnh nhân, chia và các thao tác với chuỗi ký tự.
✓ Khả năng phân biệt địa chỉ của bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi lớn hơn thế hệ 2( từ 1MB đến
16 MB cho bộ nhớ và tới 64 K địa chỉ cho thiết bị ngoại vi đối với họ Intel).
✓ Sản xuất bằng công nghệ HMOS.
✓ Tốc độ: 0,1-1 µs/lệnh, tần số fclk = 5-10 Mhz
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Lịch sử phát triển của bộ vi xử lý qua các thế hệ
❖ Thế hệ 4 (năm 1983-1999):
✓Xuất hiện các bộ vxl 32 bit: 80386/80486, bộ vxl 64bit pentium của Intel.
✓Các bộ vxl 32 bit : 68020/68030/68040/68060 của Motorola, các vi xử lí 64 bit 68060/64 ➢ Đặc điểm:
✓ Có số lượng transistor rất lớn ( từ vài 3 triệu đến trên 50 triệu transistor)
✓ Bus địa chỉ 32bit, có khả năng làm việc với bộ nhớ ảo.
✓ Cơ chế xử lý xen kẽ liên tục dòng mã lệnh, bộ nhớ cache(bộ nhớ ẩn), bộ nhớ ảo
✓ Có bộ quản lý bộ nhớ MMU và các bộ đồng xử lý toán học bên trong.
✓ Sản xuất bằng công nghệ HCMOS
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Bộ vi xử lý điển hình
Mỗi họ vi xử lý được sản xuất bởi một nhà sản xuất,
các thế hệ trong một họ được phân biệt theo độ dài từ
(bit) và tốc độ (Hz) của chúng.
Độ dài từ (Word length - bit): của một chip vxl là kích
thước tối đa của một toán hạng nhị phân dùng để thực
hiện các phép toán trên đó.
Các hãng sản xuất: Intel, AMD, Motorola, Cyrix…
Nhưng thông dụng nhất vẫn là bộ vi xử lý của Intel.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Bộ vi xử lý điển hình
❖ Các bộ vi xử lý của Intel được phát triển qua các thời kỳ như sau :
✓ Năm 1971, Intel đưa ra bộ vi xử lý 4004 với 4 bit dữ liệu, 12 bit địa
chỉ; tốc độ xử lý 108 KHz , với 2300 bóng bán dẫn, thực hiện một lệnh 1-60µs.
✓ Năm 1972, bộ vi xử lý Intel 8008 ra đời mạnh gấp đôi bộ vi xử lý
4004; tốc độ xử lý 200 KHz với 3500 bóng bán dẫn.
✓ Năm 1974, bộ vi xử lý Intel 8080 ra đời với 8 bit dữ liệu, 16 bit địa
chỉ; tốc độ xử lý 2MHz với 6000 bóng bán dẫn.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Bộ vi xử lý điển hình
✓ Năm 1978, bộ vi xử lý Intel 8086 ra đời với 16 bit dữ liệu, 20 bit địa
chỉ; tốc độ xử lý 10MHz với 29000 bóng bán dẫn.
✓ Năm 1979, bộ vi xử lý Intel 8088 ra đời nhằm mục đích giảm giá bộ vi
xử lý và tương thích với hệ thống 8086 cũ .
✓ Năm 1982 bộ vi xử lý 80286 ra đời với 16bit dữ liệu, 20 bit địa chỉ,
tốc độ xử lý là 12.5 MHz có thể định địa chỉ ở chế độ bảo vệ và chế độ
thực với 134000 bóng bán dẫn.
✓ Năm 1985-1988, bộ vi xử lý 80386 ra đời với 32 bit dữ liệu và 32 bit
địa chỉ tốc độ xử lý 33MHz với 275000 bóng bán dẫn.
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH
Bộ vi xử lý điển hình
✓ Năm 1989, bộ vi xử lý 80486 ra đời với 32 bit dữ liệu và 32 bit địa chỉ tốc
độ xử lý 50MHz với 1,2 triệu bóng bán dẫn.
✓ Năm 1993, bộ vi xử lý Pentium ra đời với 64 bit dữ liệu, tốc độ xử lý
66MHz với 3,1 triệu bóng bán dẫn. Pentium cho phép máy tính dễ dàng
tích hợp những dữ liệu thế giới thực như giọng nói, âm thanh, ký tự viết tay hay đồ họa.
✓ Năm 2000 Intel cho ra đời vi xử lý Pentium 4 tốc độ 1,8 GHZ công nghệ
siêu phân luồng , sau tốc độ tăng lên 3,4 GHz trong tháng 6/2004.
✓ Năm 2006 Intel xuất xưởng bộ vi xử lý hai nhân, gọi là Core 2 duo . Các
bộ vi xử lý Core 2 duo có 291 triệu bóng bán dẫn.
✓ Hiện nay đã có bộ vi xử lý 4 nhân, 8 nhân…
Tốc độ của họ vi xử lý x86 của Intel
The Continuing Evolution of Intel Microprocessors CIS105 December 2002 1600 1,400 1400 1200 ) 1000 Z H 800 M( d 550 600 ee 400 400 p 333 400 S 200 200 233 200 100 0.74 2 8 12 33 0
1971 1974 1979 1982 1985 1989 1993 1995 1997 1998 1998 1999 1999 2000 Year
Bảng số lượng Transistor trên chip của hãng Intel Model Năm sản xuất Số lượng Transistor 4004 1971 2,300 8008 1972 3,500 8080 1974 5,000 8086 1978 29,000 80286 1982 120,000 80386 processor 1985 275,000 80486 DX processor 1989 1,180,000 Pentium® processor 1993 3,100,000 Pentium II processor 1997 7,500,000 Pentium III processor 1999 24,000,000 Pentium 4 processor 2000 55,000,000
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ VXL MÁY TÍNH Định luật Moore
✓ Bộ vi xử lý phát triển tuân theo định luật Moore (Gordon Moore-
người đồng sáng lập Intel).
✓ Định luật Moore được phát biểu như sau:
- Số transistor trên chip sẽ tăng gấp đôi sau 18 tháng.
- Giá thành của chip hầu như sẽ không thay đổi.
- Mật độ cao hơn do vậy đường dẫn ngắn hơn.
- Kích thước nhỏ hơn do vậy độ phức tạp tăng.
- Điện năng tiêu thụ ít hơn.
- Hệ thống có ít các chip liên kết với nhau, do đó tăng độ tin cậy.
Biểu đồ định luật Moore
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 1: Vi xử lý đầu tiên của Intel ra đời năm nào? a. 1961 b. 1971 c. 1981. d.Đáp án khác
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 2: Vi xử lý đầu tiên của Intel là? a. 8088 b. 8086 c. 4004 d. 8051
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 3: Vi xử lý 4040 là vi xử lý thế hệ thứ mấy? a.Thế hệ thứ nhất. b.Thế hệ thứ hai. c.Thế hệ thứ ba. d.Thế hệ thứ tư.
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 4: Vi xử lý 8085 là vi xử lý thế hệ thứ mấy? a.Thế hệ thứ nhất. b.Thế hệ thứ hai. c.Thế hệ thứ ba. d.Thế hệ thứ tư.