Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Nguyễn Văn Hải

114 trang hapham 980

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Nguyễn Văn Hải", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_ky_thuat_vi_xu_ly_nguyen_van_hai.doc

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý - Nguyễn Văn Hải

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC Tên môn học: Kỹ thuật vi xử lý.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC 1. Tên môn học: Kỹ thuật vi xử lý. 2. Phân bố thời gian: 45 tiết ( 3 trình ). 3. Môn tiên quyết: Kỹ thuật vi xử lý là môn học quan trọng trong việc nghiên cứu phần cứng máy tính. Các kiến thức môn học cần có để phục vụ cho môn học này bao gồm: Kỹ thuật điện tử số (2 mức: 0, 1, bộ nhớ). Kiến trúc máy tính. 4. Đối tượng học: Sinh viên ngành Kỹ thuật máy tính, Điều khiển tự động, Điện tử viễn thông, Kỹ thuật điện tử, Công nghệ thông tin. 5. Mô tả môn học: Trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất có tính chất hệ thống liên quan đến kỹ thuật VXL. Trang bị cho sinh viên khả năng tư duy trong nghiên cứu, tiếp cận với các hệ VXL tiên tiến, hiện đại hơn. Ngoài ra học phần còn giúp cho sinh viên dễ dàng hơn trong việc xây dựng các chương trình điều khiển thiết bị ghép nối với máy tính. Nội dụng cụ thể bao gồm các phần cơ bản sau: Khái niệm, cấu trúc và nguyên lý hoạt động của một hệ VXL. Bộ VXL 8088/8086. Các ghép nối cơ bản của 8088/8086 với thiết bị ngoại vi. Các phương thức đièu khiển vào ra dữ liệu trong kỹ thuật VXL. 6. Nhiệm vụ của sinh viên: Sinh viên phải tham gia đủ trên 80% giờ trên lớp. Phải hoàn thành đầy đủ bài tập và các bài thực hành trong chương trình. 7. Nội dung giảng dậy Chương 1 Hệ vi xử lý 1.1. Vi xử lý là gì? 1.2. Các thế hệ của bộ vi xử lý Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH 1.2.1. Thế hệ 1 (1971 đến 1973) 1.2.2. Thế hệ 2 (1974 đến 1977) 1.2.3. Thế hệ 3 (1978 đến 1982) 1.3. Thế hệ 4 (1983 đến nay) 1.4. Giới thiệu cấu trúc của hệ vi xử lý 1.3.1. CPU - Bộ xử lý trung tâm 1.3.2. Bộ nhớ bán dẫn (ROM, RAM) 1.3.3. Hệ thống vào ra (I/O) 1.3.4. Liên hệ giữa các khối Chương 2 Bộ vi xử lý 8088 của Intel 2.1. Giới thiệu hoạt động của bộ vi xử lý 8088 2.1.1. Giới thiệu chung 2.1.2. Cấu trúc và hoạt động của bộ VXL 8088 2.2. Chế độ địa chỉ của 8088 2.2.1. Chế độ địa chỉ thanh ghi 2.2.2. Chế độ địa chỉ tức thì 2.2.3. Chế độ địa chỉ tực tiếp 2.2.4. Chế độ địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi 2.2.5. Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở 2.2.6. Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số 2.2.7. Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số cơ sở 2.3. Mô tả tập lệnh của 8088 2.3.1. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu 2.3.2. Nhóm lệnh số học 2.3.3. Nhóm lệnh logic, dịch và quay 2.3.4. Nhóm lệnh so sánh 2.3.5. Nhóm lệnh rẽ nhánh (nhảy), lặp 2.3.6. Nhóm các lệnh đặc biệt Chương 3 Lập trình bằng hợp ngữ cho 8088 trên máy tính IBM PC và các máy tương thích IBM PC 3.1. Giới thiệu chung 3.2. Giới thiệu khung chương trình 3.2.1. Cấu trúc của một lệnh hợp ngữ 3.2.2. Dữ liệu cho chương trình hợp ngữ 3.2.3. Biến và hằng 3.2.4. Khung của một chương trình hợp ngữ 3.3. Cách tạo và cho chạy một chương trình hợp ngữ 3.4. Các cấu trúc lập trình cơ bản trong assembly 3.4.1. Cấu trúc tuần tự 3.4.2. Cấu trúc lựa chọn 3.4.3. Cấu trúc lặp 3.5. Truyền tham số 3.6. Một số ngắt của DOS và của BIOS Chương 4 Ghép 8088 với bộ nhớ và tổ chức vào ra dữ liệu 4.1. Giới thiệu tín hiệu chân của 8088 và các mạch phụ trợ 4.1.1. Bảy nhóm tín hiệu 4.1.2. Phân kênh để tách thông tin và đệm bus 4.1.3. Mạch tạo xung nhịp 8284 Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 3
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH 4.1.4. Mạch điều khiển bus 8288 4.1.5. Biều đồ thời gian của các lệnh đọc/ghi 4.2. Phối ghép 8088 với bộ nhớ 4.2.1. Bộ nhớ bán dẫn 4.2.2. Giải mã địa chỉ cho bộ nhớ 4.2.3. Phối ghép 8088 với bộ nhớ 4.3. Phối ghép 8088 với thiết bị ngoại vi 4.3.1. Các kiểu phối ghép vào ra 4.3.2. Giải mã địa chỉ cho thiết vị vào/ra 4.3.3. Các mạch cổng đơn giản 4.3.4. Mạch phối ghép vào/ra song song lập trình được PPI 8255 Chương 5 Vào ra dữ liệu bằng cách thăm dò 5.1. Giới thiệu chung về các phương pháp điều khiển vào/ra dữ liệu 5.2. Vào/ra dữ liệu bằng cách thăm dò trạng thái sẵn sàng của thiết bị ngoại vi Chương 6 Ngắt và xử lý ngắt trong hệ vi xử lý 8088 6.1. Sự cần thiết phải ngắt CPU 6.2. Ngắt trong vi xử lý 8088 6.2.1. Các loại ngắt trong hệ 8088 6.2.2. Đáp ứng của CPU khi có yêu cầu ngắt 6.2.3. Xử lý ưu tiên ngắt 6.2.4. Mạch điều khiển ngắt ưu tiên PPI 8259A Chương 7 Vào ra dữ liệu bằng DMA 7.1. Nguyên tắc của việc trao đổi dữ liệu với thiết bị ngoại vi bằng cách thâm nhập trực tiếp vào bộ nhớ (DMA) 7.2. DMAC 8237-5 trong hệ vi xử lý 8088 7.2.1. Tín hiệu HOLD và HLDA trong CPU 8088 7.2.2. Mạch DMAC 8237-5 của Intel 8. Nội dung các bài thực hành ( gồm có 6 bài thực hành - 5tiết/bài) Bài 1: Làm quen với trình dich hợp ngữ ASSEMBLER và cách gọi ngắt trong ASM Mục đích: Biết cách chuyển một chương trình hợp ngữ (Assembler) ra dạng mã máy, qua đó giúp sinh viên hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động của các lệnh, cách trao đổi số liệu. Biết cách nhập chương trình vào bộ nhớ và chạy chương trình Hiểu, biết cách gọi và truyền tham số khi gọi ngắt (Chủ yếu là ngát 21h của DOS, với các hàm hiển thị và nhập ký tự. Nhằm phục vụ cho việc kiểm tra kết qua cho những bài thí nghiệm sau) Bài 2: Trao đổi dữ liệu và thực hiện các phép tính số học. Mục đích: Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Giúp sinh viên làm quen với việc nạp và trao đổi dữ liệu giữa các thanh ghi, giữa thanh ghi với bộ nhớ và các phép tính số học cơ bản. Qua đó thấy được ý nghĩa và tác dụng của các thanh ghi và bộ nhớ trong quá trình lưu trữ và xử lý số liệu. Bài 3: So sánh và kiểm tra dữ liệu. Mục đích: Giúp sinh viên làm quen với các cấu trúc lập trình cơ bản bằng hợp ngữ. Biết cách so sánh và kiểm tra dữ liệu thông qua các cờ. Bài 4: Các thao tác Logic. Mục đích: Giúp sinh viên làm quen với các cấu trúc lập trình cơ bản bằng hợp ngữ. Giúp sinh viên khảo sát các thao tác đại số BOOLEAN theo phương thức mà chúng tác động trên các thanh ghi và dữ liệu trong bộ nhớ. Bài 5: Chương trình con và truyền tham số. Mục đích: Giúp sinh viên làm quen với các cấu trúc lập trình cơ bản bằng hợp ngữ. Giúp sinh viên làm quen với cấu trúc lập trình theo chương trình con, truyền tham số cho chương trình con. Bài 6: Vào ra dữ liệu với các cổng. Mục đích: Giúp sinh viên làm quen với các kiểu giao tiếp giữa vi xử lý với các thiết bị ngoài. Biết cách lập trình đặt các chế độ làm việc cho các cổng giao tiếp của bộ điều khiển ghép nối. 9. Tài liệu tham khảo: [1] Văn Thế Minh, Kỹ thuật vi xử lý, NXB Giáo Dục, 1997. [2] Đỗ Xuân Thụ & Hồ Khánh Lâm, Kỹ thuật vi xử lý và máy vi tính, [3] Đỗ Xuân Tiến, Kỹ thuật lập trình điều khiển hệ thống, [4] Lê Văn Doanh & Phạm Khắc Chương, Kỹ thuật vi điều khiển, [5] Biên Dịch: Nguyễn Minh San - Hoàng Đức Hải, Cẩm nang lập trình hệ thống, [6] Nguyễn Đình Việt, Kiến trúc máy tính, [7] Trần Quang Vinh, Cấu trúc máy vi tính, NXB Giáo Dục, 1998. [8] Ytha Yu & Charles Marut, Lập trình hợp ngữ (Assembly) và máy vi tính IBM-PC, NXB Giáo Dục, 1996. [9] PTS. Nguyễn Quang Tấn, Vũ Thanh Hiền, Lập trình với Hợp Ngữ, NXB Thống Kê, 1997. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 5
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH [10] Trần Bá Thái, Điều khiển và ghép nối các thiết bị ngoại vi, NXB thống kê, 1987. [11] Computer Organization and Assembly Language Programming For IBM PC and Compatibles Michael Thorne - The Benjamin-Cummings Publishing Company, Inc. 1991. [12] Microprocessors and microcomputer-based system design Mohamed Rafiquzzaman - CRC Press, 1995. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH NỘI DUNG CHI TIẾT Chương 1 HỆ VI XỬ LÝ 1.1. Vi xử lý là gì? Ngày nay xu hướng số hoá mọi dạng tín hiệu càng được khẳng định rõ nét trong nhiều lĩnh vực: Điện tử, tin học, viễn thông, công nghệ thông tin, kỹ thuật điều khiển tự động vì tín hiệu số có cấu trúc đơn giản, dễ tính toán, xử lý và gia công Việc xử lý, tính toán, điều khiển được thực hiện chủ yếu trên các máy tính PC (Hay hệ vi xử lý nói chung). Các hệ vi xử lý này thường được ghép nối và giao tiếp với nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau. Mỗi thiết bị làm việc ở môi trường khác nhau cũng như chức năng, nhiệm vụ khác nhau. Môi trường của thiết bị có thể là: Điện, điện tử. Cơ, cơ điện. Quang điện tử, Chức năng, nhiệm vụ của thiết bị như: Thông tin vô tuyến, hữu tuyến. Kỹ thuật viễn thông. Robốt, máy công cụ, dây truyền sản xuất tự động. Các hệ thống làm nhiệm vụ xử lý và điều khiển nói chung luôn có một thành phần làm nhiệm vụ xử lý được chế tạo bằng công nghệ vi điện tử với độ tích hợp cao và rất cao, chúng thường được gọi là các bộ vi xử lý (MicroProcessor). Các bộ vi xử lý hoạt động (làm việc) theo chương trình, dùng để tính toán và điều khiển mọi hoạt động của hệ thống. Việc xây dựng các chương trình điều khiển các thiết bị cho chúng làm việc chính xác, đồng bộ là rất phức tạp. Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của bộ vi xử lý càng quan trọng. 1.2. Các thế hệ của bộ vi xử lý 1.2.1. Thế hệ 1 (1971 đến 1973) Năm 1971 Intel cho ra đời bộ vi xử lý (VXL) 4004 (dùng cho các máy tính cầm tay) được chế tạo bằng công nghệ PMOS. Đây là bộ VXL 4 bit dữ liệu, 12 bit địa chỉ và có 2250 Transitor. Tiếp theo, Intel cho ra đời bộ VXL 4040 là bộ VXL được cải tiến từ VXL 4004. Trong thời gian này, Intel tiếp tục cho ra đời bộ VXL 8008 là bộ VXL 8 bit dữ liệu. . Đặc điểm của các bộ vi xử lý trong khoảng thời gian này là: o Tốc độ thực hiện: 10  60 (s/lệnh). o Tần số đồng hồ: fCLK = 0,1  0,8 MHz. o Cần nhiều mạch phụ trợ để tạo nên một hệ vi xử lý hoàn chỉnh. 1.2.2. Thế hệ 2 (1974 đến 1977) Trong thời gian này Intel lần lượt cho ra đời bộ VXL 8080, 8085. Motorola có các bộ VXL 6800, 6809. Zilog có bộ VXL Z80 và Signetics có bộ VXL 6520. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 7
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH . Đặc điểm của các bộ vi xử lý trong khoảng thời gian này là: o Tập lệnh phong phú hơn. o Là các bộ vi xử lý 8 bit dữ liệu. o Khả năng phân biệt địa chỉ bộ nhớ lên tới 64 KB (16 bit địa chỉ). o Khả năng phân biệt địa cổng là 256 cổng cho thiết bị ngoại vi (sử dụng 8 bit để đánh địa chỉ cho các cổng). o Tốc độ 1  8 (s/lệnh). o Tần số đồng hồ: fCLK = 1  5 MHz. . Ứng dụng: o Điều khiển các hệ thống trong công nghiệp. o Chế tạo các máy tính 8 bit như Apple II. 1.2.3. Thế hệ 3 (1978 đến 1982) Trong khoảng thời gian này Intel lần lượt cho ra đời các bộ VXL 8086, 8088, 80186, 80286. Motorola có các bộ VXL 68000, 68010 . Đặc điểm của các bộ vi xử lý trong khoảng thời gian này là: o Là các bộ vi xử lý 16 bit dữ liệu. o Tập lệnh đầy đủ hơn. o Khả năng phân biệt địa chỉ bộ nhớ từ 1 MB đến 16 MB. o Khả năng phân biệt địa chỉ cổng là 64 K cổng cho thiết bị ngoại vi (đối với các bộ VXL của Intel). o Tốc độ 0,1  1 (s/lệnh). o Tần số đồng hồ: fCLK = 5  10 MHz. . Ứng dụng: Chế tạo các máy tính IBM PC, PC/XT, PC/AT và máy tính Macintosh của Apple. 1.2.4. Thế hệ 4 (1983 đến nay) Trong thời gian này Intel thể hiện sức mạnh vượt trội các hãng khác trong việc chế tạo bộ vi xử lý. Intel liện tục cho ra đời các bộ VXL 80386, 80486 là các bộ VXL 32 bit dữ liệu, có bên trong đơn vị quản lý bộ nhớ (MMU) cho phép chạy trong chế độ bộ nhớ ảo và đa nhiệm. Tiếp theo là các bộ VXL Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV là các bộ VXL 64 bit dữ liệu. Motorola có các bộ VXL 68020, 68030, 68040, 68060. . Đặc điểm của các bộ vi xử lý trong khoảng thời gian này là: o 32 bit địa chỉ, nên trong chế độ thực thì khả năng phân biệt địa chỉ bộ nhớ là 4 GB. Trong chế độ bộ nhớ ảo thì chúng có khả năng quản lý không gian nhớ lên tới 64 TB (Teta Byte). o Cơ chế xử lý xen kẽ dòng mã lệnh (Pipline). o Bộ nhớ ẩn (Cache). o Có bộ quản lý bộ nhớ (MMU), bộ đồng xử lý toán học được tích hợp bên trong. o Tốc độ 6  112 (triệu lệnh/s). Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 8
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH o Tần số đồng hồ: fCLK = 10  100 MHz và cao hơn nữa. . Ứng dụng: o Chế tạo các máy tính có tốc độ cao, các máy chủ đáp ứng cho các xử lý lớn như thống kê hàng ngày tại các ngân hàng, khí tượng thuỷ văn, mô phỏng các quá trình, lĩnh vực quân sự o Các máy tính hiện nay. 1.3. Giới thiệu cấu trúc của hệ vi xử lý Chúng ta đã được tìm hiểu qua về sự ra đời và vị trí của các bộ vi xử lý. Bộ VXL là thành phần cơ bản (trái tim) của máy tính, nó được kết hợp với các bộ phận mạch điện tử khác như bộ nhớ (bộ nhớ bán dẫn), bộ phối ghép vào ra để tạo nên hệ vi xử lý nói chung mà máy tính là một trường hợp ứng dụng của thể của hệ vi xử lý. Data bus Control bus Thiết bị vào Memory I/O CPU ROM Interfacing RAM Thiết bị ra Address bus Hình vẽ: Hệ vi xử lý CPU (Central Processing Unit) - Bộ xử lý trung tâm. Memory: Bộ nhớ bán dẫn. I/O (Input/Output): Khối phối ghép với thiết bị ngoại vi. Bus là tập các đường dây truyền thông tin, tín hiệu gồm: . Data bus. . Control bus. . Address bus. 1.3.1. CPU - Bộ xử lý trung tâm Là mạch điện tử có độ tích hợp cao (là trái tim của hệ vi xử lý). Ngày nay thường là các vi mạch có độ tích hợp VLSI. . Chức năng: o Điều khiển mọi hoạt động của hệ vi xử lý (hoạt động tính toán). o Thực hiện lệnh, xử lý dữ liệu. . Nguyên tắc hoạt động Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 9
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ. Nó nhận lần lượt nhận từng lệnh từ bộ nhớ, các lệnh được ghi dưới dạng các bit 0, 1 sau đó giải mã lệnh thành các xung điều khiển tương ứng các thao tác của lệnh để điều khiển các khối chức năng thực hiện các thao tác đó. Quá trình thực hiện trên bao gồm cả trao đổi dữ liệu với bộ nhớ. Để thực hiện được như trên, bên trong CPU có thanh ghi lưu địa chỉ của lệnh chuẩn bị được thực hiện, gọi là thanh ghi con trỏ lệnh (Instruction Pointer - PC), hay còn được gọi là bộ đếm chương trình (Program Counter - PC).  Các thành phần cơ bản của bộ vi xử lý: o Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU): điều khiển hoạt động chính của CPU và các thành phần khác của hệ theo chương trình đã định (dãy các lệnh) bằng các xung điều khiển. o Đơn vị số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU): thực hiện chức năng xử lý dữ liệu (tính toán) như cộng, trừ, nhân, chia, NOT, AND, OR o Tập thanh ghi (Registers Set): là các ngăn nhớ đặc biệt nằm ngay trong CPU để tăng tốc độ trao đổi dữ liệu. Một số thanh ghi lưu trữ thông tin tạm thời phục vụ cho việc thực hiện chương trình. o Bus bên trong (Internal Bus): Hệ thống bus trong CPU là tập các đường dây làm nhiệm vụ kết nối, vận chuyển thông tin (tín hiệu) giữa các thành phần với nhau. 1.3.2. Bộ nhớ bán dẫn (ROM, RAM) Là bộ phận quan trọng trong hệ vi xử lý. Nó có nhiệm vụ lưu trữ chương trình và dữ liệu. Bộ nhớ trong bao gồm bộ nhớ chính và bộ nhớ ẩn (cache L1, L2). Khi khởi động máy, chương trình điều khiển được chứa trong ROM sẽ điều khiển hoạt động toàn hệ. Các chương trình ứng dụng, một phần chương trình điều khiển, kết quả chạy chương trình được để ở RAM. Ngoài ra còn có bộ nhớ ngoài (ổ đĩa từ, quang ) lưu trữ lâu dài chương trình và dữ liệu, là các thiết bị ngoại vi. 1.3.3. Hệ thống vào ra (I/O)  Chức năng Giao tiếp, trao đổi thông tin giữa hệ vi xử lý với thế giới bên ngoài.  Các thành phần cơ bản o Thiết bị ngoại vi: Bàn phím, màn hình, chuột, máy in, ổ đĩa từ, ổ đĩa quang các bộ chuyển đổi ADC, DAC , chuyển đổi thông tin dưới dạng nào đó thành dạng phù hợp với máy tính và ngược lại rồi liên hệ với máy tính thông qua khối phối ghép vào/ra. o Mạch phối ghép vào/ra dùng ghép nối thiết bị ngoại vi với hệ vi xử lý (máy tính). Trong mạch phối ghép vào/ra có bộ phận phối ghép cụ thể giữa hệ thống bus với thế giới bên ngoài gọi là các cổng vào ra (I/O port). Mỗi cổng có địa chỉ xác định. I/O port vào: nhận thông tin từ bên ngoài vào hệ thống, I/O port ra: đưa thông tin từ hệ ra thế giới bên ngoài. 1.3.4. Liên hệ giữa các khối Hệ thống bus là tập các đường dây dùng để kết nối, trao đổi thông tin từ các phần mạch này tới các thành phần khác (các khối) trong phạm vi một máy tính (1 hệ vi xử lý). Độ rộng bus là số bit thông tin được vận chuyển đồng thời trong một chu kỳ bus. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 10
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH . Bus địa chỉ Theo sự phát triển các bộ vi xử lý, độ rộng bus địa chỉ tăng từ 16, 20, 24 và 32 bit. Bus địa chỉ dùng để vận chuyển địa chỉ từ CPU đến bộ nhớ hay mạch phối ghép vào/ra để tìm ra ngăn hay nhớ cổng vào/ra cần trao đổi dữ liệu. o Khả năng phân biệt địa chỉ của CPU phụ thuộc độ rộng bus địa chỉ. o Bus địa chỉ gồm An-1  A0 (n bit)  có thể quản lý được 2n địa chỉ. o Độ rộng bus địa chỉ cho biết khả năng phân biệt và quản lý không gian nhớ. . Bus dữ liệu Độ rộng bus dữ liệu thường là 8, 16, 32 và 64 tuỳ theo các bộ vi xử lý. Ngày nay các bộ vi xử lý thường làm việc với bus dữ liệu có độ rộng 64 bit, thậm chí là 128 bit. Độ rộng bus dữ liệu quyết định số bit dữ liệu mà CPU có khả năng nhận hay gửi (đọc/ghi) hay xử lý cùng lúc. Bus dữ liệu là bus 2 chiều, dữ liệu có thể được truyền từ CPU đến bộ nhớ hay cổng vào/ra hoặc ngược lại. . Bus điều khiển Độ rộng bus điều khiển thường nhỏ hơn độ rộng bus địa chỉ và bus dữ liệu. Mỗi tín hiệu điều khiển có một chiều nhất định. CPU có thể gửi các tín hiệu điều khiển tới các khối đồng thời nó cũng nhận tín hiệu điều khiển từ các khối gửi đến. Trong chừng mực nào đó có thể coi bus điều khiển là 2 chiều. Tính 2 chiều không phải của một tín hiệu điều khiển cụ thể nào mà là của một nhóm tín hiệu. o Các tín hiệu phát ra từ CPU: MEMR (tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ), MEMW (tín hiệu điều khiển ghi bộ nhớ), IOR (tín hiệu điều khiển đọc cổng vào ra), IOW (tín hiệu điểu khiển ghi cổng vào ra). o Tín hiệu điều khiển ngắt: INTR. o Tín hiệu điều khiển chuyển nhượng bus (HOLD, HLDA). o Clock (CLK): Xung nhịp phát ra từ bộ dao động cấp cho CPU và các thành phần khác để hệ thống hoạt động đồng bộ. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 11
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Chương 2 BỘ VI XỬ LÝ 8088 CỦA INTEL 2.1. Giới thiệu hoạt động của bộ vi xử lý 8088 2.1.1. Giới thiệu chung Bộ vi xử lý 8088 thuộc họ vi xử lý của Intel. Điển hình: 8085 là bộ vi xử lý 8 bit. 8086 là bộ vi xử lý 16 bit hoàn chỉnh. 8088 là bộ vi xử lý 16 bit trong/ 8 bit ngoài. . Các đặc tính kỹ thuật chủ yếu: o Số thanh ghi: 14 thanhg ghi 16 bit. o Bus địa chỉ: 20 bit. o Bus dữ liệu: 16 (8086) và 8 (8088). o Tập lệnh: 115 (là số lệnh được công bố trong nhiều tài liệu). o Tốc độ chuẩn: 4.77 MHz. o Số chân của bộ vi xử lý: 40. Bộ vi xử lý 8086 của Intel được phát triển từ năm 1978 vào đưa vào thị trường từ năm 1980. Đây là bộ vi xử lý 16 bit bán hoàn chỉnh, các thanh ghi bên trong là 16 bit và nó xử lý 16 bit dữ liệu cùng một lúc, 8086 liên hệ với kênh số liệu bên ngoài bằng bus dữ liệu 16 bit và bus địa chỉ là 20 bit. Bộ vi xử lý 8088 ra đời sau 8086, nó có cấu trúc bên trong và tập lệnh hoàn toàn giống của 8086, chỉ khác 8086 ở kênh truyền dữ liệu với bên ngoài. 8088 sử dụng kênh dữ liệu 8 bit nên việc truyền dữ liệu giữa các thanh ghi trong nó với bộ nhớ chậm hơn so với 8086. Đây là một bước lùi về kỹ thuật nhưng đem lại nhiều lợi ích về kinh tế. Tại thời điểm lịch sử đó, bus DataMaster 8 bit đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường, nhiều loại card mở rộng và các chip hỗ trợ có sẵn trên thị trường là loại 8 bit nên giá thấp hơn loại 16 bit tương ứng. Việc sử dụng bus dữ liệu 8 bit giúp cho người sử dụng khi nâng cấp máy có thể tận dụng được các card 8 bit trong các máy cũ cũng như chỉ phải mua mới với giá thấp. Đồng thời cũng giúp cho các nhà sản xuất các máy tương thích với IBM PC có thêm nhiều cơ hội lựa chọn sản phẩm của các hãng khác nhau. Chiến lược phát triển có tính kế thừa như vậy đã góp phần làm cho khách hàng của IBM ngày một gia tăng. . Chọn bộ vi xử lý 8088 để nghiên cứu vì: o Tập lệnh chung cho các bộ vi xử lý nói trên. o Tính phức tạp vừa phải, phù hợp với những người mới tìm hiểu. 2.1.2. Cấu trúc và hoạt động của bộ VXL 8088 Sự hoạt động của bộ vi xử lý 8088/8086 thực sự là việc thực hiện lặp đi lặp lại 3 thao tác chính là lấy lệnh (fetch), giải mã lệnh (decode) và thực hiện (execute). Sơ đồ khối của bộ vi xử lý 8088/8086 như hình vẽ với 2 đơn vị chính: - EU (Execution Unit): Đơn vị (khối) thực hiện lệnh. - BIU (Bus Interface Unit): Đơn vị giao tiếp bus (khối tương thích bus) để điều khiển bus hiệu quả hơn. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 12
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH .EU Đơn vị EU của 8088 và 8086 giống nhau, bao gồm ALU, thanh ghi cờ, các thanh ghi đệm và các thanh ghi đa năng. Các bus dữ liệu bên trong của EU đều là 16 bit. EU không nối trực tiếp với bên ngoài, nó nhận lệnh từ hàng đợi lệnh bên trong BUI. Nếu là lệnh cần truy nhập bộ nhớ hoặc cổng vào/ra (I/O port - thiết bị ngoại vi) thì EU yêu cầu BIU lấy hoặc gửi dữ liệu. Tất cả các địa chỉ mà EU thao tác đều là 16 bit, khi gửi sang BIU thì BIU sẽ thực hiện tính toán để tạo địa chỉ vật lý 20 bit và phát ra các chân địa chỉ của chip. Bus địa chỉ (20 bit) AX EU BIU các thanh ghi BX đa năng CX DX SP Bus dữ liệu CS (8 bit) các thanh ghi BP DS con trỏ SI các thanh ghi đoạn SS Bus trong và chỉ số DI và con trỏ lệnh ES 8 bit dữ liệu IP 20 bit địa chỉ Bus dữ liệu ALU(16bit) Logic điều khiển các thanh ghi tạm BUS BUS ngoài Khối điều khiển của EU Đệm lệnh (hàng đợi lệnh) (6 byte cho 8086) thanh ghi cờ Các thanh ghi trong Có 8 thanh ghi, là thành phần nhớ có tốc độ truy nhập rất cao. Bao gồm các thanh ghi đa năng Ax, Bx, Cx, Dx. Mỗi thanh ghi 16 bit có thể được phân chia thành 2 thanh ghi 8 bit làm việc độc lập nhau. AX (Accumulator, Acc): Thanh chứa, chứa tạm thời dữ liệu (toán hạng, kết quả phép toán như nhân, chia và được coi là Acc). AX có thể được phân chia thành AH (Phần cao) và AL (Phần thấp). BX (Base): Thanh ghi cơ sở, thường được dùng để chứa địa chỉ cơ sở cần truy nhập trong lệnh XLAT. BX có thể được phân chia thành BH (Phần cao) và BL (Phần thấp). CX (Count): Bộ đếm, thường được dùng để đếm số lần lặp của công việc (số lần lặp trong các vòng lặp). CX có thể được phân chia thành CH (Phần cao) và CL (Phần thấp). CX thường được dùng để chứa số lần lặp trong các lệnh LOOP, còn CL thường chứa số lần dịch hoặc quay trong các lệnh dịch quay thanh ghi. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 13
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH DX (Data): Thanh ghi đữ liệu, sử dụng để chứa toán hạng, kết quả. DX cùng AX dùng để chứa toán hạng hoặc kết quả của các phép nhân, chia số 16 bit. DX còn chứa địa chỉ cổng trong các lệnh vào ra trực tiếp (IN, OUT). DX có thể được phân chia thành DH (Phần cao) và DL (Phần thấp). AH AL AX: Accumulator BH BL BX: Base CH CL CX: Count DH DL DX: Data General Registers SP Stack Pointer BP Base Pointer SI Source Index DI Destination Index IP Instruction Pointer FLAGS Status flags CS Code Segment DS Data Segment Segment SS Stack Segment Registers ES Extra Segment Hình vẽ: Bộ vi xử lý 8088 và tập thanh ghi Các thanh ghi con trỏ, chỉ số Các thanh ghi SP, BP là các thanh ghi con trỏ không tách rời. SP (Stack Pointer): Thanh ghi con trỏ ngăn xếp, trỏ vào đỉnh hiện thời của ngăn xếp nằm trong đoạn ngăn xếp SS (Nó luôn kết hợp với thanh ghi SS). Ta có địa chỉ logic SS: SP. Sau mỗi thao tác cất một word vào stack (thao tác Push) thì SP tự động giảm 2 đơn vị, còn sau thao tác lấy một word ra khỏi stack (thao tác Pop), SP được tự động tăng 2 đơn vị. BP (Base stack Pointer): Con trỏ cơ sở, luôn trỏ vào một dữ liệu cụ thể nằm trong đoạn ngăn xếp SS. Ta có địa chỉ logic SS: BP. SI (Source Index): Thanh ghi chỉ số nguồn (hay nguồn), chỉ vào dữ liệu nằm trong đoạn DS. Ta có địa chỉ logic DS: SI. DI (Destination Index): Thanh ghi chỉ số đích, chỉ dữ liệu trong đoạn DS. Ta có địa chỉ logic DS: DI. Ta có các cặp SP, BP đi với SS và SI, DI đi với DS. Trong các lệnh thao tác với dữ liệu kiểu chuỗi thì cặp ES:DI luôn ứng với địa chỉ của phần tử thuộc chuỗi đích còn cặp DS:SI ứng với địa chỉ của phần tử thuộc chuỗi nguồn. Khối ALU Làm nhiệm vụ thực hiện các lệnh số học và logic. Số học: +, -, *, /, so sánh, đảo dấu. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 14
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Logic: NOT, AND, OR, XOR. Thanh ghi cờ: Đây là thanh ghi 16 bit, mỗi bit được sử dụng để thể hiện một trạng thái của bộ vi xử lý tại một thời điểm nhất định trong quá trình thực hiện chương trình (dãy các câu lệnh), nhưng chỉ dùng 9 bit đối với bộ vi xử lý 8088/8086. Mỗi bit đó được gọi là một cờ (flag). Giá trị của mỗi cờ được biểu diễn bằng các ký hiệu gợi nhớ như cách biểu diễn của chương trình Debug của DOS. 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 x x X x O D I T S Z x A x P x C Các cờ của bộ vi xử lý 8085 (x: Không được định nghĩa (don't care), với 8 bit thấp là các cờ của bộ vi xử lý 8085) Hình vẽ: Sơ đồ thanh ghi cờ của 8088/86 Cờ trạng thái: Biểu diễn trạng thái phép toán vừa thực hiện. . CF (Carry Flag): Cờ nhớ (cờ tràn). CF = 1 (CY - CarrY) khi kết quả phép toán vượt (tràn) khuôn khổ biểu diễn (có nhớ (mượn) lên trên (từ) MSB), CF = 0 (NC - No Carry) trong trường hợp ngược lại. Cờ này thường được sử dụng khi thực hiện các phép cộng, trừ các số nhiều byte. Ví dụ: 1011 0001 + 0110 1001 10001 1010 . PF (Parity Flag): Cờ chẵn lẻ. PF = 1 (PE - Parity Even) khi số bit 1 trong kết quả phép toán (hay các phép vận chuyển dữ liệu) là chẵn, PF = 0 (PO - Parity Old) trong trường hợp ngược lại. . AF (Carry Flag): Cờ nhớ phụ (tràn phụ - cờ bổ trợ). Cờ này có ý nghĩa khi ta làm việc với số BCD. AF = 1 (AC - Auxiliary Carry) khi có nhớ hoặc mượn từ một số BCD thấp (4 bit thấp) sang một số BCD cao (4 bit cao) và AF = 0 (NA - No Auxiliary carry) trong trường hợp ngược lại. . SF (Sign Flag): Cờ dấu. Trong bộ vi xử lý 8088/8086 các số âm được biểu diễn dưới dạng số bù 2, nên phải dùng cờ SF để chỉ thị dấu của kết quả. SF = 1 (NG - NeGative), khi kết quả phép toán là một số âm, SF = 0 (PL- PLus) trong trường hợp ngược lại. . ZF (Zero Flag): Cờ rỗng. ZF = 1 (ZR - ZeRo) khi kết quả phép toán = 0, ZF = 0 (NZ-Non Zero) trong trường hợp ngược lại. . OF (Overflow Flag): Cờ tràn. OF = 1 (OV-OVerflow) khi kết quả là số bù 2 vượt khuôn khổ biểu diễn (tràn số học, hay nói cách khác: khi cộng hai số cùng dấu mà kết quả là một số trái dấu thì OF = 1), OF = 0 (NV-Non oVerflow) trong trường hợp ngược lại (cờ này làm việc với số có dấu). Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 15
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH . Cờ điều khiển Cờ trạng thái phụ thuộc kết quả phép toán, còn với cờ điều khiển ta có thể thiết lập nhờ lệnh. . IF (Interrupt Flag): Cờ ngắt. IF = 1 (EI-Enable Interrup), CPU cho phép ngắt, IF = 0 (DI-Disable Interrup) CPU không cho phép ngắt (cấm) các loại ngắt che được (Maskable) . TF (Trap Flag): Cờ bẫy. TF = 1 CPU làm việc trong chế độ chạy từng lệnh, thường dùng để gỡ rối chương trình (debug). Sau khi thực hiện xong mỗi lệnh, bộ vi xử lý sẽ phát ra một lệnh ngắt (INT) để có kiểm tra chương trình. . DF (Direction Flag): Cờ hướng. Điều khiển hướng xử lý đối với thao tác chuỗi. DF = 1 (DN-DowN) thì các lệnh vận chuyển dữ liệu hay xử lý chuỗi sẽ thao tác lùi từ phải đến trái (địa chỉ cao đến địa chỉ thấp). DF=0 (UP) trong trường hợp ngược lại (thao tác các phần tử từ địa chỉ thấp đến địa chỉ cao). Cờ này thường được lập bởi chương trình của người sử dụng khi có các lệnh thao tác chuỗi. tiến (thuận – theo chiều tăng địa chỉ) lùi (ngược – theo chiều giảm địa chỉ) . BIU Hàng đợi: Là tập thanh ghi Với 8086 hàng đợi lệnh là 6 byte, 8088 hàng đợi lệnh là 4 byte nên chứa được tối đa là 4 lệnh. CPU chứa tập thanh ghi theo kiểu LIFO. Cơ chế: . Đọc lệnh (lấy lệnh) . Giải mã lệnh . Thực hiện Thanh ghi IP: Thanh ghi con trỏ lệnh, trỏ vào lệnh tiếp theo chuẩn bị được thực hiện nằm trong đoạn CS (CS: IP). Sau khi đọc 1 byte, IP tự động tăng thêm 1. Như vậy thực tế thì cặp CS:IP mới là con trỏ lệnh vì nó chứa địa chỉ đầy đủ của một lệnh trong bộ nhớ. Thanh ghi đoạn: . CS (Code Segment): Thanh ghi đoạn mã, là thanh ghi địa chỉ đoạn mã lệnh, chứa địa chỉ cơ sở (địa chỉ đoạn) của chương trình đang thực hiện. . DS (Data Segment): Thanh ghi đoạn dữ liệu, là thanh ghi địa chỉ đoạn dữ liệu, chứa địa chỉ đoạn của vùng dữ liệu mà chương trình đang thực hiện sử dụng. Vùng này thường chứa các biến của chương trình. . SS (Stack Segment): Thanh ghi đoạn ngăn xếp, là thanh ghi địa chỉ đoạn bộ nhớ ngăn xếp (stack) của chương trình đang chạy. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 16
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH . ES (Extra Segment): Thanh ghi đoạn dữ liệu phụ, là thanh ghi địa chỉ đoạn dữ liệu bổ sung mà chương trình đang thực hiện sử dụng. Vùng này cũng thường chứa các biến của chương trình. 8088 có 20 bit địa chỉ, trong khi đó các thanh ghi quản lý bộ nhớ là 16 bit. Để xác định một ngăn nhớ có địa chỉ 20 bit, dùng 2 thanh ghi 16 bit để xác định địa chỉ. Địa chỉ luôn nằm trong một thanh ghi gọi là địa chỉ đoạn. Địa chỉ lệch (offset) trong một thanh ghi khác (Ax, Bx, Cx, ). Địa chỉ logic: DS:SI DS:DI DS:XX Địa vật lý (phải là số 20 bit) được xác định như sau: Địa vật lý = địa chỉ đoạn*16 + địa chỉ lệch Ví dụ: DS = 4000h, SI = 3F4Dh Địa chỉ logic của ngăn nhớ: 4000:3F4D Địa chỉ vật lí của ngăn nhớ: DS * 16 + SI = 40000 + 3F4D = 43F4Dh Tại một thời điểm CPU quản lý được 4 đoạn nhớ (DS, SS, CS, ES) , nó có thể đồng thời truy nhập 4 đoạn đó. Bộ nhớ được chia thành nhiều đoạn. Mỗi đoạn có kích thước tối đa là 64 KB. Vậy ta có 16 đoạn tách rời và địa chỉ lệch thay đổi từ 0000 H đến FFFFh. Nếu địa chỉ đoạn thay đổi từ 0000h đến FFFFh thì có 64 Kđoạn. Khi này các đoạn bao trùm lên nhau. 2 đoạn kề nhau sẽ các nhau 16 Byte (Paragraph). Khi khởi động máy (hoặc Reset) CS được nạp giá trị F000h, IP được nạp giá trị FFF0h. Địa chỉ này thuộc đoạn cuối, nơi đặt ROM khởi động. Địa chỉ vật lý = F000h*16 + FFF0h = F0000h + FFF0h = FFFF0h 2.2. Chế độ địa chỉ của 8088 2.2.1. Chế độ địa chỉ thanh ghi Dùng thanh ghi như là các toán hạng chứa dữ liệu cần thao tác, tốc độ thực hiện lệnh rất nhanh vì CPU không mất thời gian tìm kiếm dữ liệu. Ví dụ: MOV AL, BL ; AL:= BL MOV DS, BX ; DS:= BX ADD AL, DL ; AL:= AL + DL 2.2.2. Chế độ địa chỉ tức thì Toán hạng đích là thanh ghi, hoặc ô nhớ. Toán hạng nguồn là 1 giá trị cụ thể (hằng số). Ví dụ: MOV AL, 0Dh ; AL:=0Dh Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 17
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Lệnh này thường được dùng để nạp dữ liệu cần thao tác vào thanh ghi nào đó. 2.2.3. Chế độ địa chỉ tực tiếp Một toán hạng là địa chỉ offset của ô nhớ chứa giá trị cần thao tác. Toán hạng kia là thanh ghi (không được là ô nhớ). Ví dụ: MOV AL, [04FCh] ; đưa vào thanh ghi AL nội dung ô nhớ có địa chỉ logic ; DS:04FCh. 2.2.4. Chế độ địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi Một toán hạng là thanh ghi chứa địa chỉ offset của ngăn nhớ chứa giá trị cần thao tác. Toán hạng kia là thanh ghi (không được là ngăn nhớ). Ví dụ: MOV [BX], AL ; Đưa nội dung thanh ghi AL vào ngăn nhớ có địa chỉ ; offset nằm trong thanh ghi BX. 2.2.5. Chế độ địa chỉ tương đối cơ sở Thanh ghi BX, BP và các hằng số là giá trị dịch chuyển để xác định ngăn nhớ trong DS, SS chứa giá trị cần thao tác. Ví dụ: MOV [BX + N], CL ; Đưa nội dung thanh ghi CL vào ngăn nhớ có địa chỉ ; offset BX + N (DS:BX + N) MOV AL, [BP + N]; Đưa nội ngăn nhớ có địa chỉ offset BP + N vào thanh ; ghi AL (SS:BP + N) 2.2.6. Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số Thanh ghi DI, SI và các hằng số là giá trị dịch chuyển để xác định ngăn nhớ chứa giá trị trong DS cần thao tác. Ví dụ: MOV [SI + N], AH ; Đưa nội dung thanh ghi AH vào ngăn nhớ có địa chỉ ; offset tại SI + N (DS:SI + N). MOV CL, [DI + N] ; Đưa nội dung ngăn nhớ có địa chỉ offset tại DI + N ; (DS:DI + N) vào thanh ghi CL. 2.2.7. Chế độ địa chỉ tương đối chỉ số cơ sở Chế độ địa chỉ này là sự kết hợp cả 2 chế độ địa chỉ trên. Dùng cả thanh ghi cơ sở và thanh ghi chỉ số để tính địa chỉ toán hạng. Ví dụ: MOV [BX + SI + N], AX ; Đưa nội dung thanh ghi AX vào ngăn nhớ có địa ; chỉ offset tại BX + SI + N (DS:BX + SI + N). MOV CL, [BP + DI + N] ; Đưa nội dung ngăn nhớ có địa chỉ offset tại ; BP + DI + N (DS:BP + DI + N) vào th.ghi CL. 2.3. Mô tả tập lệnh của 8088 Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 18
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Tập lệnh của bộ vi xử lý 8088 nói chung được chia Mã lệnh đích, nguồn thành 6 nhóm, với 5 nhóm thao tác dữ liệu và 1 nhóm đặc biệt (gồm các chỉ thị để điều khiển). Một lệnh thường có cấu trúc như sau: 2.3.1. Nhóm lệnh chuyển dữ liệu Nhóm này thực hiện vận chuyển dữ liệu (sao chép - copy) từ nơi này đến nơi khác. MOV đích, nguồn (Move a Word or Byte) Lệnh thực hiện chuyển dữ liệu từ nguồn tới đích (đích<=nguồn), dữ liệu có thể là một byte hoặc một word (từ). Các toán hạgn có thể được tìm thấy qua các chế độ địa chỉ khác nhau. Lệnh này không tác động đến các cờ. LDS đích, nguồn (Load Register and DS with Word from Memory) Lệnh thực hiện nạp một word từ bộ nhớ vào thanh ghi cho trong lệnh và một word tiếp theo vào thanh ghi DS (đích <= nguồn, DS <= nguồn+2). Ứng dụng: thường nạp địa chỉ đầu của vùng nhớ chứa chuỗi nguồn vào SI và DS trước khi dùng đến lệnh thao tác chuỗi. Lệnh này không tác động đến các cờ. Ví dụ: LDS SI, Str ; Lệnh nạp vào SI nội dung 2 ô nhớ Str và Str+1, ; rồi nạp vào DS nội dung 2 ô nhớ Str+2 và Str+3, ; nằm trong DS. LEA đích, nguồn (Load Effective Address) Lệnh thực hiện nạp địa chỉ hiệu dụng vào thanh ghi. Toán hạng 'đích' thường là một trong các thanh ghi: BX, CX, DX, BP, SI, DI. Toán hạng 'nguồn' là tên biến trong đoạn DS được chỉ ra trong lệnh hoặc ô nhớ cụ thể. đích<=địa chỉ lệch của nguồn (đích<=@nguồn), đích <= địa chỉ hiệu dụng của nguồn. Lệnh này không tác động đến các cờ. Ví dụ: LEA DX, Str ; Lệnh nạp địa chỉ offset của Str vào DX LEA CX, [BX] ; Lệnh nạp địa chỉ hiệu dụng (EA-Effective Address) ; EA = BX LEA CX, [BX][DI] ; Lệnh nạp địa chỉ hiệu dụng EA = BX + DI LES đích, nguồn Lệnh này giống lệnh LDS nhưng 2 byte tiếp theo được nạp vào thanh ghi ES. Ứng dụng: thường nạp vào DI và ES địa chỉ đầu của vùng nhớ chứa chuỗi trước khi thực hiện các lệnh thao tác chuỗi. Lệnh này không tác động đến các cờ. Ví dụ: LES DI, Str ; Lệnh nạp địa chỉ offset của Str vào DX IN Acc, Port (Input data from a port) Đọc dữ liệu từ cổng vào/ra vào thanh ghi Acc (Acc <= {Port}). Với {Port} là dữ liệu của cổng có địa chỉ là Port (là địa chỉ 8 bit = 00h FFh). Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 19
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Acc là AL => đọc 8 bit từ cổng Port, là AX => đọc 16 bit từ cổng Port và Port+1. Thường dùng DX để chứa địa chỉ cổng nên có thể có địa chỉ từ 0000h FFFFh Viết lệnh: IN Acc, DX Lệnh này không tác động đến các cờ. Ví dụ: MOV DX, 07F8h IN AL, DX ; Đọc 1 byte từ cổng có địa chỉ 07F8h OUT Acc, Port (Output a byte or a word to a port) Đưa dữ liệu từ thanh ghi Acc đến cổng vào/ra. Acc => Port. Lệnh này thao tác ngược lại với lệnh IN, tính chất hoàn toàn tương tự. Lệnh này không tác động đến các cờ. STC (Set the Carry fag): Lập cờ nhớ: CF CPU bị ngắt, cất thanh ghi cờ, địa chỉ trở về vào Stack rồi thực hiện chương trình con phục vụ ngắt. Lệnh này không tác động đến các cờ khác. CLC (Clear the Carry flag): Xoá cờ nhớ: CF ). Các thanh ghi liên quan: SI, DI sẽ tự động tăng 1 khi làm việc xong với một phần tử dữ liệu của chuỗi. Lệnh này không tác động đến các cờ khác. CLI (Clear the Interrupt flag): Xoá cờ cho phép ngắt: IF <= 0. Khi thực hiện lệnh này, các ngắt che được sẽ bị che. Lệnh này không tác động đến các cờ khác. CMC (Complement the Carry flag): Đảo cờ nhớ: CF <= CF Lệnh chỉ cập nhật CF, không tác động đến các cờ khác. PUSH nguồn Push Word on the Stack: Cất 1 từ vào ngăn xếp . SP <= SP-2 . {SP} <= nguồn Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 20
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Toán hạng nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ khác nhau. Lệnh này thường đi cặp với lệnh POP. Lệnh này không tác động đến các cờ. POP đích Pop Word from top of Stack: Lấy 1 word từ đỉnh ngăn xếp vào thanh ghi . đích <= {SP} . SP <= SP+2 Toán hạng đích tìm được theo các chế độ địa chỉ (không được là thanh ghi đoạn mã: CS). Dữ liệu để tại ngăn xếp không thay đổi. SS không thay đổi. Lệnh này không tác động đến các cờ. POPF Pop Word from top of Stack to Flag register: Lấy 1 word từ đỉnh ngăn xếp vào thanh ghi cờ. . RF <= {SP} . SP <= SP+2 Dữ liệu để tại ngăn xếp không thay đổi. SS không thay đổi. Lệnh này không tác động đến các cờ. 2.3.2. Nhóm lệnh số học ADC đích, nguồn (Add with carry: cộng 2 toán hạng có nhớ) đích <= đích+nguồn+CF Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (cùng kiểu). Không được là 2 ô nhớ và không được là thanh ghi đoạn. Điều này áp dụng hầu hết cho tất cả các lệnh số học có cú pháp tương tự. Lệnh cập nhật các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF. + ADD đích, nguồn (Add: cộng 2 toán hạng có nhớ) đích <= đích+nguồn Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (cùng kiểu). Không được là 2 ô nhớ và không được là thanh ghi đoạn. (Tính chất giống với lệnh ADC). Lệnh cập nhật các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF. SBB đích, nguồn (Substract with Borrow: Trừ có mượn) đích <= đích-nguồn-CF Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (cùng kiểu). Không được là 2 ô nhớ và không được là thanh ghi đoạn. (Tính chất giống với lệnh ADC). Lệnh cập nhật các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF. AF, PF chỉ liên quan đến 8 bit thấp SUB đích, nguồn (Substract: Trừ 2 toán hạng) đích <= đích-nguồn Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 21
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (cùng kiểu). Không được là 2 ô nhớ và không được là thanh ghi đoạn. (Tính chất giống với lệnh ADC). Lệnh cập nhật các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF. AF, PF chỉ liên quan đến 8 bit thấp Chú ý: Các ví dụ cho các lệnh ADC, ADD, SBB, SUB có thể tham khảo trong tài liệu Kỹ thuật Vi xử lý - Văn Thế Minh hoặc phụ lục của tài liệu này. MUL nguồn (Multiply Unsigned Byte or Word) Nhân số không dấu. Toán hạng 'nguồn' là số nhân, tìm được theo các chế độ địa chỉ. Tuỳ theo độ dài (kích thước) của toán hạng 'nguồn' mà ta có các trường hợp sau: . 'nguồn' là 8 bit (1 byte): AX <= AL*nguồn, số bị nhân phải là số 8 bit để trong thanh ghi AL. . 'nguồn' là 16 bit (2 byte): DXAX <= AX*nguồn, số bị nhân phải là số 16 bit để trong thanh ghi AX. Nếu byte cao (hoặc 16 bit cao) của 16 (hoặc 32) bit kết quả chứa 0 thì CF=OF=0. Vậy CF, OF cho ta biết có thể bỏ đi bao nhiêu bit 0 trong kết quả của lệnh nhân này. Lệnh cập nhật: CF, OF Không xác định: AF, PF, SF, ZF DIV nguồn (Unsigned Divide) Chia số không dấu. Toán hạng 'nguồn' là số chia, tìm được theo các chế độ địa chỉ. Tuỳ theo độ dài (kích thước) của toán hạng 'nguồn' mà ta có các trường hợp sau: . 'nguồn' là 8 bit (1 byte): AL <= lấy nguyên(AX/nguồn), AH <= lấy dư(AX/nguồn). Số bị chia phải là số 16 bit để trong thanh ghi AX. . 'nguồn' là 16 bit (2 byte):AX <= lấy nguyên(DXAX/nguồn), DX <= lấy dư(DXAX/nguồn). Số bị chia phải là số 32 bit để theo thứ tự trong cặp thanh ghi DXAX. Phần nguyên được lấy làm tròn xuống theo số nguyên sát dưới. Nếu 'nguồn' = 0 hoặc thương lớn hơn FFh (hoặc FFFFh tuỳ theo độ dài toán hạng 'nguồn') thì 8088/8086 thực hiện ngắt INT 0. Không xác định các cờ: AF, CF, OF, PF, SF, ZF. IMUL nguồn (Integer Multiplication (Multiply signed Number)) Nhân số có dấu. Toán hạng 'nguồn' là số nhân, có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ. Tuỳ theo độ dài (kích thước) toán hạng 'nguồn' mà ta có các trường hợp sau: . 'nguồn' là 8 bit (1 byte): AX <= AL*nguồn, số bị nhân phải là số 8 bit có dấu để trong thanh ghi AL. . 'nguồn' là 16 bit (2 byte): DXAX <= AX*nguồn, số bị nhân phải là số 16 bit có dấu để trong thanh ghi AX. Nếu tích thu được nhỏ, không lấp đầy được hết các chỗ dành cho nó thì các bit không dùng đến được thay bằng bit dấu. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 22
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Nếu byte cao (hoặc 16 bit cao) của 16 bit (hoặc 32 bit) kết quả chỉ chứa các giá trị của dấu thì CF=OF=0. Nếu byte cao (hoặc 16 bit cao) của 16 bit (hoặc 32 bit) kết quả chỉ chứa một phần kết quả thì CF=OF=0. Vậy CF, OF: cho ta biết kết quả có độ dài thực chất là bao nhiêu. Lệnh cập nhật: CF, OF. Không xác định: AF, PF, SF, ZF. IDIV nguồn (Integer Division (Signed Divide)) Chia số có dấu. Toán hạng 'nguồn' là số chia, có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ. Lệnh này dùng để chia các số nguyên có dấu. Chỗ để ngầm định của số chia, số bị chia, thương và phần dư giống như của lệnh DIV đã giới thiệu trên. Chỉ khác là: . AL chứa thương (số có dấu), AH chứa phần dư (số có dấu). Dấu của số dư trùng với dấu của số bị chia (AX hoặc DXAX) . Nếu 'nguồn' = 0 hoặc thương nằm ngoài -128 127 (hoặc ngoài -32768 32767 tuỳ độ dài (kích thước) của toán hạng 'nguồn') thì 8088/8086 thực hiện lệnh INT 0. NEG đích (Negate a Operand (From its 2's Complement)) Đảo dấu một toán hạng (lấy bù 2 của một toán hạng). Toán hạng đích có thể tìm được theo các chế độ địa chỉ. đích nguồn Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 23
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu có cùng độ dài (kích thước-kiểu). Không được đồng thời là 2 ô nhớ, không được là thanh ghi đoạn. Sau khi thực hiện XCHG thì toán hạng này chứa nội dung cũ của toán hạng kia và ngược lại. Lệnh này không tác động đến các cờ. Lệnh này thuộc nhóm lệnh vận chuyển dữ liệu. 2.3.3. Nhóm lệnh logic, dịch và quay . Các lệnh logic NOT đích (Invert Each bit of an Operand (From its 1's Complement)) Lệnh lấy bù 1 của một toán hạng (đảo bit của một toán hạng). Toán hạng đích tìm được theo các chế độ địa chỉ. đích <= not(đích) Lệnh này không tác động đến các cờ. AND đích, nguồn (And Corresponding bits of Two Operand) Và 2 toán hạng. đích <= đíchnguồn Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (kích thước), không được là 2 ô nhớ, không được là thanh ghi đoạn. Ứng dụng: Thường dùng lệnh AND để 'che' đi (giữ lại) một số bit nào đó của toán hạng bằng cách nhân logic (AND) toán hạng đó với một toán hạng tức thì có các bit 0, 1 ở các vị trí cần 'che' (giữ lại). Toán hạng tức thì lúc này gọi là mặt nạ. Lệnh xoá cờ CF, OF. Cập nhật: PF, SF, ZF (PF chỉ có nghĩa khi toán hạng 8 bit), không xác định cờ AF. OR đích, nguồn (Logically Or Corresponding bits of Two Operands) Hoặc 2 toán hạng. đích <= đíchnguồn Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (kích thước), không được là 2 ô nhớ, không được là thanh ghi đoạn. Ứng dụng: Thường dùng lệnh Or để lập một số bit nào đó của toán hạng bằng cách cộng logic (Or) toán hạng đó với một toán hạng tức thì có các bit 0, 1 ở các vị trí cần lập. Lệnh xoá cờ CF, OF. Cập nhật: PF, SF, ZF (PF chỉ có nghĩa khi toán hạng 8 bit), không xác định cờ AF. XOR đích, nguồn (Exclusive Or Corresponding bits of Two Operands) Hoặc loại trừ 2 toán hạng. đích <= đíchnguồn Các toán hạng đích, nguồn tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu cùng độ dài (kích thước), không được là 2 ô nhớ, không được là thanh ghi đoạn. Theo tính chất của Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 24
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH phép hoặc loại trừ, nếu toán hạng đích trùng toán hạng gốc thì kết quả bằng không (kết quả = 0) và các cờ CF, OF cũng bị xoá. Ứng dụng: Lệnh thường được dùng xoá về 0 môt thanh ghi nào đó. Lệnh xoá cờ CF, OF. Cập nhật: PF, SF, ZF (PF chỉ có nghĩa khi toán hạng 8 bit), không xác định cờ AF. . Các lệnh dịch, quay SAL đích, CL (Shift Arithmetically Left): Dịch trái số học. SHL đích, CL (Shift (Logically) Left): Dịch trái logic. Toán hạng đích tìm được theo các chế độ địa chỉ. Hai lệnh này có cùng tác động là dịch trái số học (còn gọi là dịch trái logic). Mỗi lần dịch MSB được đưa qua cờ CF và giá trị 0 được đưa vào LSB, thao tác như vậy được gọi là dịch logic. CL phải chứa sẵn số lần dịch mong muốn. Trong trường hợp muốn dịch 1 lần, ta viết lệnh trực tiếp: SAL đích, 1 Ứng dụng: Mỗi lần dịch, tương đương việc nhân CF MSB LBS toán hạng với 2 của số không dấu. Vậy nếu muốn nhân một số không dấu với 2i thì ta dịch trái số bị nhân đi i 0 lần. Nói chung lệnh này chạy nhanh hơn lệnh MUL. Cờ OF <= 1 nếu khi dịch một lần mà MSB thay đổi. Không xác định (không đúng) sau nhiều lần dịch. CF <= MSB sau mỗi lần dịch, vì vậy lệnh này còn dùng để tạo cờ CF từ giá trị của MSB làm điều kiện cho các lệnh nhảy có điều kiện. Cập nhật: SF, PF, ZF (PF chỉ có nghĩa khi toán hạng là 8 bit) Không xác định AF. SAR đích, CL (Shift Arithmetically Right): Dịch phải số học. Toán hạng đích tìm được theo các chế độ địa chỉ. Lệnh có tác dụng dịch phải số học toán hạng. Sau mỗi lần dịch MSB được giữ lại, LSB được đưa vào cờ CF. CL chứa sẵn số lần dịch. Trong trường hợp muốn dịch 1 lần, ta viết lệnh trực tiếp: SAR đích, 1 Ứng dụng: Sau mỗi lần dịch, tương đương việc chia toán MSB LBS CF hạng với 2 của số có dấu. Vậy nếu muốn chia một số có dấu với 2i thì ta dịch phải số bị chia đi i lần (vì vậy gọi là dịch phải số học). Nói chung lệnh này chạy nhanh hơn lệnh IDIV. Cờ OF <= 1 nếu khi dịch một lần mà LSB thay đổi. Không xác định (không đúng) sau nhiều lần dịch. CF <= LSB sau mỗi lần dịch, vì vậy lệnh này còn dùng để tạo cờ CF từ giá trị của LSB làm điều kiện cho các lệnh nhảy có điều kiện. Cập nhật: SF, PF, ZF (PF chỉ có nghĩa khi toán hạng là 8 bit). Không xác định AF. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 25
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH SHR đích, CL (Shift (Logically) Right): Dịch phải logic. Toán hạng đích được tìm theo các chế độ địa chỉ. MSB LBS CF Lệnh có tác động giống các lệnh SAL, SHL nhưng theo chiều ngược lại. 0 ROL đích, CL (Rotate All Bits to the Left): Quay vòng sang trái. Toán hạng đích tìm được theo các chế độ địa chỉ. Lệnh có tác dụng quay vòng toán hạng sang trái. MSB được đưa qua cờ CF và LSB. CL phải chứa CF MSB LBS sẵn số lần quay. Trong trường hợp muốn quay 1 lần, ta viết lệnh trực tiếp: ROL đích, 1 Ta thấy, nếu CL=8 và toán hạng đích là 8 bit thì kết quả không bị thay đổi vì toán hạng quay tròn đúng 1 vòng, còn nếu CL=4 thì 2 nibble của toán hạng bị đổi chỗ cho nhau. Cờ OF <= 1 nếu khi quay một lần mà MSB thay đổi. Không xác định (không đúng) sau nhiều lần quay. CF <= MSB sau mỗi lần quay, vì vậy lệnh này còn dùng để tạo cờ CF từ giá trị của MSB làm điều kiện cho các lệnh nhảy có điều kiện. Cập nhật: CF, OF (chỉ 2 cờ này bị ảnh hưởng). Không xác định AF. ROR đích, CL (Rotate All Bits to the Left): Quay vòng sang phải. Toán hạng đích tìm được theo các chế độ địa chỉ. Lệnh có tác dụng quay vòng toán hạng sang phải. LSB được đưa qua MSB LBS CF cờ CF và MSB. CL phải chứa sẵn số lần quay (tác động của lệnh này giống lệnh ROL nhưng theo chiều ngược lại). RCL đích, CL (Rotate though CF to the Left): Quay trái qua cờ CF. Lệnh này có thể quay toán hạng sang trái thông qua cờ CF, CF MSB LBS CL phải chứa sẵn số lần quay. Trong trường hợp muốn quay 1 lần, ta viết lệnh trực tiếp: RCL đích, 1 Ta thấy, nếu CL=9 và toán hạng đích là 8 bit thì kết quả không bị thay đổi vì CF cùng với toán hạng thanh ghi (8 bit) quay đúng một vòng. Cờ OF <= 1 nếu khi quay một lần mà LSB thay đổi. Không xác định (không đúng) sau nhiều lần quay. CF <= MSB sau mỗi lần quay. Cập nhật: CF, OF (chỉ 2 cờ này bị ảnh hưởng). RCR đích, CL (Rotate though CF to the Right): Quay phải qua cờ CF. Lệnh này có thể quay toán hạng sang phải thông qua cờ CF, MSB LBS CF CL phải chứa sẵn số lần quay. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 26
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Trong trường hợp muốn quay 1 lần, ta viết lệnh trực tiếp: RCR đích, 1 Ta thấy, nếu CL=9 và toán hạng đích là 8 bit thì kết quả không bị thay đổi vì CF cùng với toán hạng thanh ghi (8 bit) quay đúng một vòng. Cờ OF gốc 0 0 đích < gốc 1 0 đồng thời là 2 ô nhớ, không được là thanh ghi đoạn. Lệnh chỉ tạo cờ, không lưu kết quả so sánh và không làm thay đổi giá trị các toán hạng. Lệnh này thường dùng kèm với các lệnh nhảy có điều kiện (nhảy theo cờ). Khi so sánh 2 số không dấu, ta có quan hệ như bảng bên. Lệnh cập nhật: AF, CF, OF, PF, SF, ZF. TEST đích, gốc (And Operands to Update Flag): Và 2 toán hạng để tạo cờ. đíchgốc; Toán hạng đích, gốc tìm được theo các chế độ địa chỉ, phải chứa dữ liệu có cùng độ dài (kích thước). Không được đồng thời là 2 ô nhớ, không được là thanh ghi đoạn. Lệnh chỉ tạo cờ, không lưu kết quả. Sau lệnh này giá trị các toán hạng không bị thay đổi. Các cờ được tạo làm điều kiện cho các lệnh nhảy có điều kiện. Lệnh xoá cờ CF, OF. Cập nhật: PF, SF, ZF (PF chỉ liên quan đến 8 bit thấp), không xác định cờ AF. 2.3.5. Nhóm lệnh rẽ nhánh (nhảy), lặp Việc sử dụng nhóm các lệnh nhảy có thể làm thay đổi tính tuần tự của các câu lệnh hợp ngữ. . Lệnh nhảy không điều kiện JMP Nhãn (Uncondition Jump to Specified Destination) Nhảy (vô điều kiện) đến đích Nhãn Lệnh mới bắt đầu tại địa chỉ ứng với nhãn 'Nhãn'. Lệnh Jmp có thể nhảy lên (về phía địa chỉ thấp) hoặc nhảy xuống (về phía địa chỉ cao) và có thể nhảy xa được tối đa 1/2 đoạn (64Kbyte) Lệnh này không tác động đến các cờ. . Lệnh nhảy có điều kiện (nhảy khi thoả mãn một số điều kiện) Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 27
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Nhắc lại một số từ tiếng Anh A: Above (trên) Z: Zero (không) S: Signed B: Below (dưới) G: Greater (lớn hơn) PO: Parity Old N: Not (phủ định – không) L: Less (nhỏ hơn) PE: Parity Even E: Equal (bằng) P: Parity C: Carry (nhớ) O: Overflow JA/JNBE (CF+ZF = 0, so sánh không dấu) JAE/JNB/JNC (CF = 0, so sánh không dấu) JB/JC/JNAE (CF = 1, so sánh không dấu) JCXZ (CX = 0, không so sánh) JE/JZ (ZF = 1, so sánh không dấu ) JG/JNLE ((SFOF)+ZF = 0, so sánh có dấu ) JGE/JNL ((SFOF) = 0, so sánh có dấu ) JL/JNGE ((SFOF) = 1, so sánh có dấu ) JLE/JNG ((SFOF)+ZF = 1, so sánh có dấu ) JNE/JNZ (ZF = 0, so sánh không dấu ) JNO (OF = 0) JNP/JPO (PF = 0) JNS (SF = 0) JO (OF = 1) JP/JPE (PE = 1) JS (SF = 1) (Chú ý: Các lệnh nhảy trên không tác động đến các cờ) . Các lệnh lặp LOOP NHAN (Jump to Specified Label if CX 0 and ZF=1) Lệnh thực hiện lặp đoạn chương trình do NHAN chỉ ra cho đến khi CX=0 hoặc ZF=0. Số lần lặp CX phải được nạp từ trước. Sau mỗi lần lặp thì CX tự động giảm 1 (CX 0 and ZF=0) Lệnh thực hiện lặp đoạn chương trình do NHAN chỉ ra cho đến khi CX=0 hoặc ZF=1. Số lần lặp CX phải được nạp từ trước. Sau mỗi lần lặp thì CX tự động giảm 1 (CX <= CX- 1). Lệnh này không tác động đến các cờ. REP (Repeat string instruction until CX=0) Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 28
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Thực hiện lặp lại lệnh đứng sau đó cho đến khi CX=0. Đây là ‘tiếp đầu ngữ’ dùng để viết trước các lệnh thao tác với chuỗi mà ta muốn lặp lại một số lần. Số lần lặp CX phải được nạp từ trước. Sau mỗi lần lặp thì CX tự động giảm 1 (CX <= CX-1). REPE/REPZ (Repeat string instruction until CX=0 or ZF=0) Lặp lại lệnh viết sau đó cho đến khi CX=0 hoặc ZF=0 REPNE/REPNZ (Repeat string instruction until CX=0 or ZF=1) Lặp lại lệnh viết sau đó cho đến khi CX=0 hoặc ZF=1 2.3.6. Nhóm các lệnh đặc biệt CALL TEN_ctc Lệnh gọi chương trình con có tên là TEN_ctc trong cùng đoạn mã với chương trình chính. Chương trình này phải nằm trong giới hạn dịch chuyển –32Kbyte 32Kbyte-1 so với lệnh tiếp theo ngay sau lệnh CALL. Sau khi cất IP vào Stack, IP <= IP+Dịch chuyển. Nếu chương trình con nằm ở đoạn mã khác thì trong chương trình hợp ngữ TEN_ctc phải được khai báo là một chương trình con ở xa. TEN_ctc Proc Far HTL (Hall Processing): Dừng Khi gặp lệnh này các hoạt động của 8088 bị tạm dừng (bước vào trạng thái dừng) cho đến khi có tác động vào chân INTR, NMI hoặc Reset của nó. INT N (Interrupt Program Execution): Ngắt, gián đoạn chương trình đang được thực hiện. (N=00h FFh, gọi là số hiệu ngắt) Khi gặp lệnh này, 8088 thực hiện các thao tác sau: SP <= SP-2, {SP} <= FR IF <= 0 (cấm ngắt), TF <= 0 (chạy suốt) SP <= SP-2, {SP} <= CS SP <= SP-2, {SP} <= IP IP <= {N*4}, CS <= {N*4+2} Ví dụ: Với N=5 thì: CS <= {0016h} IP <= {0014h} INTO (Interrupt on Overflow): Ngắt nếu có tràn. Nếu OF=1 thì lệnh ngắt công việc đang làm của bộ vi xử lý và thực hiện lệnh ngắt INT 4. IRET(Interrupt Return) Trở về chương trình chính (CTC) từ chương trình con phục vụ ngắt (ISR – Interrup Service Routin). Tại cuối ISR phải có lệnh IRET để bộ vi xử lý tự động lấy lại địa chỉ trở về CTC và lấy lại thanh ghi cờ. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 29
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH RET(Return from Procedure to Calling Program): Trở về CTC từ ctc Viết lệnh: RET hoặc RET n (n: nguyên, dương) Lệnh RET được đặt tại cuối chương trình con để bộ vi xử lý biết tự động lấy lại địa chỉ trở về chương trình chính. Nếu dùng lệnh RET n thì sau khi lấy lại địa chỉ trở về (chỉ có IP hoặc có cả IP và CS) thì SP <= SP+n (dùng để nhảy qua, không muốn lấy lại các thông số khác của chương trình còn lại trong stack). Lệnh này không tác động đến các cờ. WAIT (Wait for TEST or INTR signal): Chờ tín hiệu từ chân TEST hoặc chân INTR Lệnh đưa bộ vi xử lý vào trạng thái nghỉ cho đến khi có tín hiệu mức thấp tác động vào chân TEST hoặc tín hiệu mức cao tác động vào chân INTR. Nếu có yêu cầu ngắt và yêu cầu ngắt này được chấp nhận khi 8088 đang ở trạng thái nghỉ thì sau khi thực hiện xong ISR tương ứng, 8088 lại trở lại trạng thái nghỉ. NOP (No Operation): CPU không làm gì cả Lệnh này không làm gì, nó chỉ tăng giá trị của thanh ghi IP và tiêu tốn 3 chu kỳ đồng hồ (xung clock). Lệnh này không tác động đến các cờ Ứng dụng: Thường được tính thời gian trong các vòng trễ chính xác. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 30
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Chương 3 LẬP TRÌNH BẰNG HỢP NGỮ CHO 8088 TRÊN MÁY TÍNH IBM PC VÀ CÁC MÁY TƯƠNG THÍCH IBM PC 3.1. Giới thiệu chung Sau khi đã giới thiệu một số lệnh cơ bản của bộ vi xử lý 8088 => ta sẽ dùng các lệnh đó để lập trình dùng hợp ngữ trên các máy tính IBM PC (hoặc các máy tương thích máy IBM PC). Vì loại máy tính này có cấu trúc tiêu biểu của một hệ vi xử lý, hơn nữa ta cũng có thể sử dụng nhiều chức năng sẵn có cho chương trình thông qua các dịch vụ (các chương trình con phục vụ ngắt) của các ngắt của DOS và của BIOS. Có thể sử dụng chương trình dịch hợp ngữ MASM 5.10 (Macro Assembler phiên bản 5.10) của Microsoft với các định nghĩa đoạn đơn giản và chế độ bộ nhớ nhỏ. Ngoài ra ta cũng có thể sử dụng chương trình dịch hợp ngữ TASM 2.0 (Turbo Assembler phiên bản 2.0) của Borland International để thực hiện dịch chương trình của chúng ta. Ngôn ngữ assembly (hợp ngữ) Các chương trình thực hiện chuyển đổi chương trình của người sử dụng được viết bằng một ngôn ngữ nào đó sang một ngôn ngữ khác được gọi là chương trình dịch (translate). Ngôn ngữ được sử dụng để viết chương trình nguồn được gọi là ngôn ngữ nguồn còn ngôn ngữ của chương trình mà do chương trình nguồn chuyển sang được gọi là ngôn ngữ đích. Người ta đã phân chương trình dịch làm 2 loại dựa trên mối quan hệ giữa ngôn ngữ nguồn và ngôn ngữ đích như sau: Khi ngôn ngữ nguồn về căn bản là một sự biểu diễn bằng ký hiệu cho một ngôn ngữ máy bằng số thì chương trình dịch được gọi là assembler và ngôn ngữ nguồn được gọi là ngôn ngữ assembly (hợp ngữ). Khi ngôn ngữ nguồn là một ngôn ngữ bậc cao như Pascal, C, . . . và ngôn ngữ đích là ngôn ngữ máy hoặc là một biểu diễn bằng ký hiệu cho một ngôn ngữ như vậy thì chương trình dịch được gọi là compiler. Ngôn ngữ assembly thuần khiết là ngôn ngữ mà trong đó mỗi lệnh (chỉ thị) của nó khi được dịch sinh ra đúng một chỉ thị máy, điều đó có nghĩa là có sự tương ứng 1-1 giữa các lệnh máy và các lệnh trong ngôn ngữ assembly. Nếu mỗi dòng trong chương trình assembly chứa một chỉ thị assmebly và mỗi word trong bộ nhớ chứa một lệnh máy thì chương trình dài n dòng sẽ sinh ra một chương trình ngôn ngữ máy dài n word . Sử dụng ngôn ngữ assmebly để lập trình dễ hơn sử dụng ngôn ngữ máy (dạng số, là dãy các bit) rất nhiều. Việc sử dụng tên và địa chỉ bằng ký hiệu thay cho số nhị phân (hoặc hệ 8, 10, 16) tạo nên sự khác biệt lớn. Mọi người dễ dàng có thể nhớ được các ký hiệu (symbol) viết tắt cho lệnh cộng (add), trừ (substract), nhân (multiply) và chia (divide) là ADD, SUB, MUL, DIV nhưng ít ai có thể nhớ được các lệnh máy cho các phép toán đó dưới dạng số, ví dụ là: 24576, 57344, 28672 và 29184 (trừ khi làm việc quá nhiều với chúng mà tự nhiên nhớ được). Người lập trình bằng ngôn ngữ assembly chỉ cần nhớ các tên bằng ký hiệu gợi nhớ ADD, SUB, MUL, DIV, . . . vì chúng sẽ được assembler dịch ra các lệnh máy. Tuy nhiên nếu ai muốn lập trình bằng ngôn ngữ máy thì họ cần phải nhớ mã lệnh dưới dạng số (hoặc liên tục tra cứu). Đối với địa chỉ, cũng rút ra các nhận xét tương tự. Người lập trình bằng ngôn ngữ asembly có thể đặt tên bằng ký hiệu gợi nhớ cho các ô nhớ và giao cho assembly phải cung Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 31
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH cấp đúng địa chỉ bằng số, trong khi đó người lập trình bằng ngôn ngữ máy luôn luôn phải làm việc với các giá trị bằng số của các địa chỉ. Vì vậy mà từ khi có ngôn ngữ assembly ra đời cho đến nay, không còn ai viết chương trình bằng ngôn ngữ máy nữa. Ngoài sự tương ứng (ánh xạ) 1-1 của các lệnh assembly vào các lệnh máy, ngôn ngữ assembly còn có một tính chất khác nữa làm cho nó khác hẳn các ngôn ngữ lập trình bậc cao, đó là người lập trình bằng ngôn ngữ assembly có thể truy cập tới tất cả các đặc điểm trong máy tính vật lý. Ví dụ, nếu có một bit báo tràn số (Overflow bit) thì chương trình bằng ngôn ngữ assembly có thể truy cập và kiểm tra trực tiếp bit này, trong khi đó chương trình bằng ngôn ngữ bậc cao (Pascal, C ) không thể làm được việc đó. Một sự khác biệt lớn và quan trong nữa giữa chương trình assembly và chương trình bằng ngôn ngữ bậc cao là chương trình bằng ngôn ngữ assembly chỉ có thể chạy được trên một họ máy, trong khi đó chương trình được viết bằng ngôn ngữ bậc cao nói chung có thể chạy được trên nhiều họ máy, đây chính là một ưu điểm lớn của ngôn ngữ bậc cao so với ngôn ngữ assembly. Nói chung, tất cả các việc có thể thực hiện được bằng ngôn ngữ máy đều có thể thực hiện được bằng ngôn ngữ assembly, tuy nhiên ngôn ngữ bậc cao không làm được như vậy một cách hiệu quả. Khi xây dựng các ứng dụng lớn, thông thường người ta chọn ngôn ngữ bậc cao vì nó hướng tới thuật toán giải quyết vấn đề (Ngôn ngữ hướng bài toán - problem-oriented language) mà không chọn ngôn ngữ assembly vì khi đó người lập trình phải chú ý tới các chi tiết nhỏ nhặt khi lập trình. Ngược lại, khi xây dựng các chương trình nhỏ thực hiện các thao tác can thiệp sâu vào phần cứng máy tính thì người ta thường chọn ngôn ngữ assembly vì tính tối ưu, hiệu quả và khả năng mạnh mẽ của nó. 3.2. Giới thiệu khung chương trình Với bất kỳ ngôn ngữ nào, khi ta lập trình bằng ngôn ngữ đó ta cũng phải tuân thủ chương trình viết đúng cú pháp, quy định khung chương trình. Từ đó chương trình mới được dịch ra mã máy, rồi mới tạo ra các chương trình chạy được (phần mở rộng: *.EXE hoặc *.COM). Một chương trình hợp ngữ bao gồm các dòng lệnh, mỗi lệnh được viết trên một dòng Một dòng lệnh có thể là lệnh thật dưới dạng gợi nhớ (nmenomic) hay dạng ký hiệu (symbolic) của bộ vi xử lý. Hoặc hướng dẫn chương trình dịch (Essembler directive). Lệnh thật dưới dạng gợi nhớ sẽ được dịch ra mã máy còn hướng dẫn chương trình dịch thì không, nó chỉ có tác dụng chỉ dẫn cho chương trình dịch thực hiện công việc trong quá trình dịch. Lệnh có thể được viết dưới dạng chữ hoa hay chữ thường đều được, chúng được cho là tương đương vì đối với các dòng lệnh, chương trình dịch không phân biệt kiểu chữ. 3.2.1. Cấu trúc của một lệnh hợp ngữ Một dòng lệnh của chương trình hợp ngữ (assembly) có cấu trúc như sau: Tên(Nhãn) Mã lệnh Các toán hạng Giải thích Ví du: Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 32
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH LAP: Mov CL, AH ;Số lần lặp được đặt trong thanh ghi CL o LAP là nhãn o Mov là mã lệnh o CL, AH là các toán hạng o Và trường giải thích bắt đầu bằng dấu chấm phẩy (;) Main Proc o Main là tên o Proc là mã của lệnh giả hay hướng dẫn chương trình dịch (dùng để bắt đầu chương trình hoặc bắt đầu chương trình con) Một lệnh không nhất thiết phải có đầy đủ các trường như trên. Tuỳ từng công việc cụ thể mà lệnh có thể khuyết một hoặc một số trường nào đó. . Trường tên (Nhãn) Trường này chứa nhãn, tên biến, tên hằng hoặc tên thủ tục của chương trình. Tên và nhãn sẽ được chương trình dịch gán bằng các địa chỉ cụ thể của ô nhớ. Quy tắc đặt tên (cũng khá giống như quy tắc đặt tên trong ngôn ngữ Pascal) Dùng các ký tự thuộc bộ chữ cái (không phân biệt chữ hoa, chữ thường). Không được bắt đầu bằng chữ số, không được chứa dấu cách. Độ dài: 1 21 ký tự. Có thể sử dụng các ký tự đặc biệt như: ?, ., _, @, $, %. Trong trường hợp nếu dùng dấu chấm (.), thì nó phải được đặt ở vị trí đầu tiên của tên hoặc nhãn. Nhãn thường kết thúc bằng dấu hai chấm (;). . Trường mã lệnh Trường này gồm mã các lệnh thật hoặc giả (hướng dẫn chương trình dịch): Lệnh thật: lệnh dạng gợi nhớ (nmemonic) của bộ vi xử lý. Lệnh này sẽ được chương trình dịch dịch ra mã máy. Hướng dẫn chương trình dịch thì không được dịch. . Trường các toán hạng Trường này là dữ liệu cho các thao tác, tuỳ từng lệnh cụ thể mà có thể có 2, 1 hoặc không có toán hạng nào. Ví dụ: Mov al, al ; Lệnh này có 2 toán hạng Rol bx, cl ; Lệnh này có 2 toán hạng Not bl ; Lệnh này có 1 toán hạng Ret n ; Lệnh này có 1 toán hạng Ret ; Lệnh này không có toán hạng nào Sti ; Lệnh này không có toán hạng nào Nop ; Lệnh này không có toán hạng nào Với hướng dẫn chương trình dịch, trường này chứa các thông tin khác nhau liên quan đến các lệnh giả của hương dẫn. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 33
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH . Trường giải thích Trường này được bắt đầu bằng dấu chầm phẩy (;), sau đó là dòng giải thich. Chương trình dịch sẽ bỏ qua không dịch trường này. Lệnh tuy được viết dưới dạng gợi nhớ của bộ vi xử lí, tuy nhiên chúng ta luôn nên có trường này. Lời giải thích cần sát nghĩa của công việc thực hiện (không nên giải thích ý nghĩa của câu lệnh). 3.2.2. Dữ liệu cho chương trình hợp ngữ Dữ liệu cho (của) một chương trình hợp ngữ có thể ở dạng hệ 2, hệ 10, hệ 16 hoặc dạng ký tự. Đối với chương trình Debug (dùng để tìm lỗi cho các chương trình hợp ngữ) thì dữ liệu bằng số đưọc ngầm định ở dạng hệ 16. Còn đối với assembly thì dữ liệu bằng số được ngầm định ở hệ 10. Khi cung cấp dữ liệu cho chương trình, số cho ở hệ nào thì phải kèm hậu tố của hệ đó (trừ hệ 10 - ngầm định). Riêng đối với hệ 16, nếu số bắt đầu bằng chữ cái (a f hoặc A F) thì phải thêm số 0 ở trước để chương trình dịch không nhầm với một tên hoặc nhãn nào đó. (B-Binary: Hệ 2; D-Decimal: Hệ 10; H-Hexa: Hệ 16). Ví dụ: 1001b ; Số ở hệ 2 100 ; Số ở hệ 10 0ah ; Số ở hệ 16 Nếu dữ liệu cho dưới dạng ký tự thì phải bao đóng (đặt) ký tự trong cặp dấu nháy đơn. Ví dụ: 'a' ; Ký tự a 'abcd' ; Chuỗi ký tự Với kiểu ký tự, ngoài cách trên ta còn có thể dùng mã ASCII của ksy tự đó. Ví dụ: '0' ; Ký tự 0 30h ; Mã ASCII của ký tự 0 Với 2 cách viết trong ví dụ trên là như nhau đối với chương trình dịch assembler. 3.2.3. Biến và hằng Một biến bất kỳ được sử dụng trong chương trình hợp ngữ phải được định nghĩa, chương trình dịch sẽ gán cho biến đó một địa chỉ xác định trong bộ nhớ. . Biến đơn Một biến đơn trong chương trình hợp ngữ được định nghĩa theo mẫu sau: Tên_biến Kiểu Giá trị khởi tạo Tên: do người sử dụng tự đặt theo quy tắc đặt tên. Kiểu: là kích thước (phạm vi) biểu diễn của biến. Có các kiểu sau: o DB (Define Byte): Kiểu byte (1 byte). o DW (Define Word): Kiểu word (2 byte). o DD (Define Double Word): Kiểu double word (4 byte). Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 34
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH o DF (Define Farword): Kiểu farword (6 byte), chỉ dùng với bộ vi xử lý 80386 trở lên. o DQ (Define Quadword): Kiểu Quadword (8 byte). o DT (Define Ten byte): Kiểu Ten byte (10 byte). Trong một biến có kích tước lớn hơn 1 byte thì byte cao ở địa chỉ cao, byte thấp ở địa chỉ thấp (theo quy ước Big-endian của Intel). Ví dụ: Ab db 4 ; Định nghĩa một biến có tên là Ab, kích thước 1 byte và ; được khởi tạo giá trị bằng 4. Ab1 db ? ; Định nghĩa một biến có tên là Ab1, kích thước 1 byte và ; được chưa được khởi tạo giá trị. Ab2 dw 100h ; Định nghĩa một biến có tên là Ab2, kích thước 2 byte và ; được được khởi tạo giá trị bằng 100h = 256. Ab3 dw ? ; Định nghĩa một biến có tên là Ab3, kích thước 2 byte và ; được chưa được khởi tạo giá trị. . Biến mảng Một biến mảng trong chương trình hợp ngữ được định nghĩa theo mẫu sau: Tên_biến Kiểu Các giá trị khởi tạo Tên: do người sử dụng tự đặt theo quy tắc đặt tên. Kiểu: là kích thước (phạm vi) biểu diễn của biến như đã biết. Biến mảng là biến hình thành từ một dãy liên tiếp các phần tử cùng kiêu. Khi định nghĩa biến mảng ta gán tên cho một dãy liên tiếp các phần tử có cùng độ dài (kích thước) trong bộ nhớ cùng với các giá trị ban đầu tương ứng. Ví dụ: Ar db 1, 3, 2, 4 Định nghĩa một biến có tên là Ar, gồm 4 phần tử, mỗi phần tử có kích thước 1 byte (gồm 4 byte được dành chỗ cho nó trong bộ nhớ từ địa chỉ ứng với Ar để chứa các giá trị khởi đầu là: 1, 2, 3 và 4). Phần tử đầu tiên của mảng có địa chỉ trùng với địa chỉ của Ar và có giá trị là 1, phần tử thứ 2 có địa chỉ là Ar+1 và có giá trị là 2, Ta có thể dùng toán tử DUP để khởi đầu giá trị các phần tử của mảng với cùng một giá trị. Ví dụ: Ar1 dw 100DUP(5) Định nghĩa một biến có tên là Ar1, gồm 100 phần tử, mỗi phần tử có kích thước 2 byte (gồm 200 byte được dành chỗ cho nó trong bộ nhớ từ địa chỉ ứng với Ar1 để chứa với cùng một giá trị khởi đầu cho mỗi 2 byte (word) là 5). Phần tử đầu tiên của mảng có địa chỉ trùng với địa chỉ của Ar1, các phần tử tiếp theo có địa chỉ Ar1+2, Ar1+4, Ar1+6, Ar2 dd 20DUP(?) Định nghĩa một biến có tên là Ar2, gồm 20 phần tử, mỗi phần tử có kích thước 4 byte (gồm 80 byte được dành chỗ cho nó trong bộ nhớ từ địa chỉ ứng với Ar2 và chưa được khởi Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 35
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH đầu giá trị). Phần tử đầu tiên của mảng có địa chỉ trùng với địa chỉ của Ar, các phần tử tiếp theo có địa chỉ Ar2+4, Ar2+8, Ar2+12, Đặc biệt ta có thể dùng toán tử DUP lồng nhau để khởi đầu giá trị các phần tử của mảng. Ví dụ: Ar3 db 2, 2, 2DUP(1, 3DUP(5), 4) Định nghĩa một biến có tên là Ar3, gồm 12 phần tử, mỗi phần tử có kích thước 1 byte (gồm 12 byte được dành chỗ cho nó trong bộ nhớ từ địa chỉ ứng với Ar3 để chứa các giá trị khởi đầu cho mỗi byte). Phần tử đầu tiên của mảng có địa chỉ trùng với địa chỉ của Ar3, các phần tử tiếp theo có địa chỉ Ar3+1, Ar3+2, Dãy thứ tự giá trị các phần tử là: 2, 2, 1, 5, 5, 5, 4, 1, 5, 5, 5, 4. . Biến xâu Biến kiểu xâu ký tự là trường hợp dặc biệt của biến mảng mà các phần tử của mảng là ký tự. Một xâu ký tự có thể được định nghĩa bằng các ký tự, xâu ký tự hoặc bằng mã ASCII của các ký tự. Chúng ta có thể định nghĩa biến xâu ký tự theo các dòng ví dụ sau, chúng là tương đương nhau: Ví dụ: Str1 db 'Co non' Str2 db 'C', 'o', ' ', 'n', 'o', 'n' Str3 db 'C', 'o', ' ', 'non' Str4 db 43h, 6fh, 32h, 6eh, 6fh, 6eh Str5 db 43h, 'o', 32h, 'n', 6fh, 6eh . Hằng Trong chương trình hợp ngữ, các giá trị không đổi thường được gán tên làm cho chương trình rõ ràng, dễ đọc hơn - gọi là các hằng. Hằng trong chương trình có thể là kiểu số hoặc kiểu ký tự. Việc gán tên cho hằng được thực hiện nhờ lệnh giả EQU (Equate) theo mẫu sau: Tên_hằng Equ Giá trị khởi tạo Ví dụ: Cr Equ 0dh ; Carriage return Lf Equ 0ah ; Line feed Pa Equ 3f8h Clause Equ 'Co non xanh tan chan troi' Str db Clause,'$' Str1 db Clause, Cr, Lf, '$' 3.2.4. Khung của một chương trình hợp ngữ Một chương trình mã máy được nạp vào bộ nhớ thường bao gồm các vùng nhớ khác nhau: Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 36
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Vùng dữ liệu: Dùng để chứa các biến, kết quả trung gian hay kết quả khi chạy chương trình. Vùng mã lệnh: Dùng để chứa mã lệnh của chương trình. Vùng ngăn xếp: Dùng để phục vụ cho các hoạt động của chương trình như gọi chương trình con, trở về chương trình chính từ chương trình con. Một chương trình hợp ngữ cũng có cấu trúc như vậy, để khi được dịch nó sẽ tạo ra mã tương ứng với chương trình mã máy nói trên (có cấu trúc giống như vậy). Chúng ta sẽ khai báo quy mô sử dụng bộ nhớ đối với các vùng nhớ đó để sử dụng một cách phù hợp, tiết kiệm, hiệu quả và đúng với cấu trúc chương trình. . Khai báo quy mô sử dụng bộ nhớ Khai báo này xác định kích thước cho đoạn mã và dữ liệu của chương trình. Sử dụng hướng dẫn chương trình dịch .Model đặt trước các hướng dẫn khác trong chương trình theo mẫu như sau: .Model Kích_thước Ví dụ: .Model Small .Model Tiny Có các kiểu Kích_thước bộ nhớ cho chương trình hợp ngữ như sau: Tiny (hẹp): Mã lệnh và dữ liệu nằm gọn trong một đoạn. Small (nhỏ): Mã lệnh trong một đoạn, dữ liệu trong một đoạn. Medium (Trung bình): Mã lệnh hơn một đoạn, dữ liệu trong một đoạn. Compact (Gọn): Mã lệnh trong một đoạn, dữ liệu hơn một đoạn. Large (Lớn), Huge (Rất lớn - khổng lồ): Mã lệnh và dữ liệu hơn một đoạn. Các mảng có thể lớn hơn 64Kbyte. . Khai báo đoạn ngăn xếp Ngăn xếp là vùng nhớ phục vụ cho các hoạt động của chương trình khi gọi cheơng trình con và trở về chương trình chính từ chương trình con. Tuỳ theo cấu trúcvà quy mô của chương trình mà ta khai báo kích thước của đoạn này. Việc khai báo được thực hiện nhờ hướng dẫn chương trình dịch .Stack theo mẫu sau: .Stack Kích_thước Ví dụ: .Stack 100 .Stack 100h ; 256 Chú ý: Nếu ta không khai báo kích thước của đoạn này thì chương trình dịch sẽ tự động gán giá trị 1 Kbyte cho vùng ngăn xếp này. Đây là kích thước quá lớn đối với một ứng dụng thông thường. Nói chung ta nên chọn là 100 hoặc 100h là đủ. . Khai báo đoạn dữ liệu Phần này để định nghĩa các biến của chương trình. Hằng cũng nên định nghĩa ở đây để đảm bảo sự thống nhất (mặc dù ta có thể định nghĩa hằng ở chỗ khác, lý do là lệnh giả EQU không cấp phát bộ nhớ cho hằng (tên hằng không Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 37
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH tương ứng với một địa chỉ nào) nên ta có thể định nghĩa hằng tự do thoải mái trong chương trình. Việc khai báo đoạn dữ liệu được thực hiện nhờ hướng dẫn chương trình dịch .Data. Định nghĩa các biến, mảng và hằng được thực hiện tiếp ngay sau đó bằng các lệnh giả thích hợp, của thể như sau: Ví dụ: .Data Chao db 'Xin chao ban!','$' Crlf db 0dh, 0ah, '$' Pa Equ 300h . Khai báo đoạn mã lệnh Phần này chứa toàn bộ mã lệnh của chương trình. Việc khai báo đoạn mã được thực hiện nhờ hướng dẫn chương trình dịch .Code như sau: .Code Tên_CTC Proc Các lệnh ; Các lệnh của thanh chương trình chính Call Tên_ctc ; Gọi chương trình con Tên_CTC Endp Tổng quát: Một thủ tục được định nghĩa nhờ cặp thủ tục 'Proc - Endp ', chương trình chính cũng là một thủ tục được định nghĩa như trên. Lệnh giả Proc dùng để báo bắt đầu một thủ tục và lệnh giả Endp dùng để báo kết thúc thủ tục đó. Một chương trình con cũng được định nghĩa dưới dạng một thủ tục nhờ các lệnh giả 'Proc - Endp ' như sau: Tên_ctc Proc Các lệnh của chương trình con ở đây Ret Tên_ctc Endp Chú ý: Trong chương trình con, tại cuối chương trình có lệnh Ret là lệnh trở về chương trình chính từ chương trình con. Để kết thúc toàn bộ chương trình, ta dùng hướng dẫn chương trình dịch End như sau: End Tên_CTC . Khung của chương trình hợp ngữ để dịch ra chương trình *.exe .Model Small .Stack 100 .Data ;Định nghĩa các biến, mảng, hằng ở đây .Code Tên_CTC Proc ;Khởi tạo đoạn dữ liệu Mov ax, @Data Mov ds, ax Mov es, ax ; Nếu cần ; Các lệnh của chương trình chính Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 38
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH ; Trở về DOS dùng hàm 4ch của ngắt 21h Mov ah, 4ch Int 21h Tên_CTC Endp ;Các chương trình con nếu có được định nghĩa ở đây End Tên_CTC Khi chương trình *.exe được nạp vào bộ nhớ, DOS sẽ lập ra một một mảng gọi là đoạn mào đầu chương trình (Program Segment Prefix - PSP) gồm 256 byte dùng để chứa các thông tin liên quan đến chương trình và cả DOS, được gắn vào đầu chương trình. DOS sử dụng các thông tin này để giúp chạy chương trình, PSP được DOS khởi tạo cho mọi chương trình dù chúng được viết bằng ngôn ngữ nào. Do ngay khi chương trình được nạp vào bộ nhớ, DOS cũng đưa các thông số liên quan đến chương trình vào các thanh ghi DS và ES (cụ thể là DS và ES trỏ vào đầu của PSP) mà không chứa giá trị địa chỉ của các thanh ghi đoạn dữ liệu của chương trình. Để chương trình chạy đúng, ta phải khởi đầu cho các thanh ghi DS và ES nhờ các lệnh: Mov ax, @Data Mov ds, ax Mov es, ax Với 8088/8086 và một số bộ vi xử lý khác thuộc họ 80x86 của Intel, vì lý do kỹ thuật mà chúng không cho phép chuyển giá trị số (chế độ địa chỉ trực tiếp) vào các thanh ghi đoạn nên ta phải dùng thanh ghi ax làm trung gian. Thanh ghi ax cũng có thể thay thế bằng các thanh ghi đa năng khác. @Data là tên của đoạn dữ liệu, .Data dđịnh nghĩa bởi hướng dẫn chương trình dịch => chương trình dịch sẽ dịch tên @Data thành giá trị địa chỉ của đoạn dữ liệu. Chương trình ví dụ1.asm để dịch ra *,exe, thực hiện xuất một dòng ký tự lên màn hình. Dòng ký tự ở đây là lời chào bất kỳ được hiện giữa 2 dòng trống: .Model Small .Stack 100 .Data Chao db 'Chuc ban da thanh cong voi chuong trinh dau tay$' Crlf db 0dh, 0ah, '$' .Code Vidu1 Proc Mov ax, @Data ; Lấy địa chỉ của đoạn dữ liệu Mov ds, ax ; Khởi tạo đoạn dữ liệu Mov es, ax ; Về đầu dòng mới dùng hàm 9 của ngắt 21h để "hiển thị" cặp ký tự ; xuống dòng (lf: line feed) và về đầu dòng (cr: carriage return) Mov ah, 9 Lea dx, crlf Int 21h ; Hiển thị lời chào dùng hàm 9 của ngắt 21h Mov ah, 9 Lea dx, Chao Int 21h ; Về đầu dòng mới dùng hàm 9 của ngắt 21h Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 39
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Mov ah, 9 Lea dx, crlf Int 21h ; Về DOS dùng hàm 4ch của ngắt 21h Mov ah, 4ch Int 21h Vidu1 Endp End Vidu1 . Khung của chương trình hợp ngữ để dịch ra chương trình *.com Với khung chương trình hợp ngữ để dịch ra tệp chương trình chạy được *.exe thì có mặt đầy đủ các đoạn. Ngoài tệp chương trình chạy được có phần mở rộng *.exe ra ta còn có khả năng dịch chương trình hợp ngữ có kết cấu (cấu trúc) thích hợp ra một loại chương trình chạy được kiểu khác với phần mở rộng *.com. Đây là chương trình ngắn gọn và đơn giản hơn nhiều so với tệp chương trình *.exe mà trong đó các đoạn: đoạn mã, đoạn dữ liệu và đoạn ngăn xếp của chương trình được gói gọn trong một đoạn (64Kbyte) duy nhất là đoạn mã. Với những ứng dụng mà dữ liệu và mã lệnh của chương trình không yêu cầu nhiều về không gian nhớ thì ta có thể ghép luôn chúng chung vào cùng một đoạn mã rồi tạo ra tệp *.com. Việc tạo ra tệp này không chỉ tiết kiệm được thời gian và bộ nhớ khi cho chạy chương trình mà còn tiết kiệm cả không gian nhớ khi phải lưu trữ chúng trên bộ nhớ ngoài (đĩa từ). Để có thể tạo ra được chương trình với phần mở rộng *.com thì chương trình nguồn hợp ngữ phải có kết cấu thích hợp, một ví dụ như sau: .Model Tiny .Code ORG 100h Start: Jmp Continue ; Định nghĩa các biến, mảng, hằng ở đây Continue: Tên_CTC Proc ; Các lệnh của chương trình chính ; Trở về DOS dùng ngắt 20h Int 20h Tên_CTC Endp ; Các chương trình con nếu có được định nghĩa ở đây End Start Nhìn vào khung chương trình hợp ngữ để dịch ra chương trình .com ta thấy không có khai báo đoạn ngăn xếp và đoạn dữ liệu, khai báo quy mô sử dụng bộ nhớ là Tiny (tuy nhiên có thể sử dụng quy mô bộ nhớ là Small). ở đầu đoạn mã có lệnh giả Org (Origin: điểm xuất phát) và lệnh Jmp (nhảy). Lệnh Org 100h dùng để gán điạ chỉ bắt đầu cho chương trình là 100h trong đoạn mã, bỏ qua vùng nhớ kích thước 100h (256 byte) cho đoạn mào đầu (PSP) từ địa chỉ 0 đến địa chỉ 255. Lệnh Jmp dùng để nhảy qua phần bộ nhớ dành cho việc định nghĩa các dữ liệu (về nguyên tắc, dữ liệu có thể được đặt ở đầu hoặc cuối đoạn mã nhưng ở đây, nó được đặt ở đầu để có thể áp dụng các định nghĩa đơn giản đã nói). Đích của lệnh nhảy là phần bắt đầu của chương trình chính. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 40
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Đặc điểm của chương trình *.com Vì dung lượng nhớ cực đại của một đoạn là 64Kbyte, nên ta phải chắc chắn rằng chương trình của ta có số lượng byte của mã lệnh và dữ liệu là không lớn (không vượt quá giới hạn cho phép của một đoạn, nếu không nó sẽ làm cho cả nhóm nở ra về phía địa chỉ cao của đoạn). Chương trình phải sử dụng ngăn xếp một cách hạn chế, nếu không nó sẽ làm cho đỉnh ngăn xếp dâng lên về phía địa chỉ thấp của đoạn khi hoạt động.Chúng ta phải đảm bảo rằng không thể xảy ra hiện tượng chùm lên nhau của các thông tin tại vùng ngăn xếp và thông tin tại vùng mã lệnh và dữ liệu. Khi kết thúc chương trình kiểu *.com, để trở về DOS ta dùng ngắt 20h của DOS để làm cho chương trình gọn hơn. Mặc dù ta vẫn có thể dùng hàm 4ch của ngắt 21h để trở về DOS như đã dùng trong chương trình để dịch ra *.exe. Khi kết thúc toàn bộ chương trình ta dùng hướng dẫn chương trình dịch END kèm theo nhãn Start. Nhãn Start tương ứng địa chỉ lệnh đầu tiên của chương trình trong đoạn mã. Chúng ta có thể viết lại chương trình trong ví dụ trước (để dịch ra *.exe) thực hiện việc xuất một xâu ký tự lên màn hình theo khung chương trình để dịch ra *.com: .Model Tiny .Code ORG 100h Start: Jmp Continue Chao db 'Xin chào . . .$' Crlf db 0dh, 0ah,'$' Continue: Main Proc Mov ah, 9 ; Về đầu dòng mới dùng hàm 9 của ngắt 21h Lea dx, Crlf Int 21h ; Hiển thị lời chào Mov ah, 9 Lea dx, Chao Int 21h Mov ah, 9 ; Về đầu dòng mới dùng hàm 9 của ngắt 21h Lea dx, Crlf Int 21h Int 20h ; Trở về DOS dùng ngắt 20h Main Endp ; Các chương trình con nếu có được định nghĩa ở đây End Start 3.3. Cách tạo và cho chạy một chương trình hợp ngữ Các bước thực hiện việc tạo ra và cho chạy một chương trình hợp ngữ như sau: (1) Soạn thảo văn bản chương trình nguồn (dùng các phần mềm soạn thảo như: SK, NCedit, Bked, Turbo Pascal, . . .), nên dùng NCedit cho đơn giản. Tệp chương trình nguồn này phải được gán phần mở rộng là *.asm. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 41
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH (2) Dùng chương trình dịch MASM (hoặc TASM) để dịch tệp *.asm ra mã máy dưới dạng *.obj. Nếu trong bước này trong chương trình nguồn có lỗi cú pháp thì ta quay lại bước (1) để sửa lại chương trình nguồn. (3) Dùng chương trình LINK để nối một hay nhiều tệp Tạo tệp văn bản chương *.obj lại với nhau thành một chương trình chạy được trình nguồn *.asm *.exe. (4) Nếu chương trình viết ra để dịch ra kiểu chương trình Dùng masm (tasm) dịch ra mã máy *.obj *.com thì ta phải dùng chương trình EXE2BIN của DOS để dịch tiếp tệp *.exe ra tệp chương trình *.com. Dùng link để nối (các) têp *.obj thành *.exe (5) Cho chạy chương trình vừa dịch. 3.4. Các cấu trúc lập trình cơ bản trong assembly S Dịch được ra Thông thường trong thực tế, người ta thường phân tích *.com bài toán và thiết kế chương trình (hệ thống nói chung) bằng phương pháp thiết kế từ trên xuống (top-down) tương ứng Đ với kỹ thuật lập trình có cấu trúc. Dùng exe2bin dịch *.exe Nội dung của phương pháp là chia bài toán tổng thể (hay thành *.com chương trình đang thiết kế) thành những bài toán nhỏ hơn (có thể là các khối chức năng). Các bài toán nhỏ này lại Cho chạy được chia thành các bài toán nhỏ hơn nữa cho đến khi mỗi Chương trình bài toán nhỏ này trở thành những bài toán đơn giản, dễ thực hiện. Việc lập trình giải quyết bài toán nhỏ để tạo thành khối chức năng thành phần người ta thường sử dụng các cấu trúc lập trình cơ bản để thực hiện nhiệm vụ các khối đó. Với cách tiến hành như vậy làm cho chương trình viết ra trở thành “có cấu trúc”, mang theo những ưu điểm là rõ ràng, dễ phát triển, dễ hiệu chỉnh hoặc cải tiến và nâng cấp. Khi phân tích và viết chương trình để giải quyết các công việc khác nhau ta có các cấu trúc lập trình cơ bản sau: Cấu trúc tuần tự Cấu trúc lựa chọn: o if dk then s1 [else s2] o case V of . . . [else] Cấu trúc lặp: o while dk do s o repeat s1, s2, . . ., sn until dk o for index=v1 to v2 do s Các cấu trúc lập trình cơ bản trên đều có một đặc điểm là “tính cấu trúc”. Chỉ có một lối vào cấu trúc và một lối ra cấu trúc đó. Chúng ta đã được làm quen với các cấu trúc lập trình cơ bản khi viết chương trình trên ngôn ngữ bậc cao. Công việc của chúng ta giờ đây là làm thế nào để thực hiện các cấu trúc lập trình này bằng hợp ngữ (assembly). Chúng ta sẽ lần lượt nghiên cứu cách mô tả các cấu trúc lập trình cơ bản: Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 42
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH 3.4.1. Cấu trúc tuần tự Đây là cấu trúc lập trình thông dụng và đơn giản nhất. Trong cấu trúc này các công việc (các lệnh) được tiến hành (thực hiện) tuần tự, lệnh này là tiếp theo của lệnh kia. Lệnh cuối cùng thực hiện thì sẽ hoàn tất công việc của khối chức năng và ra khỏi cấu trúc. Mô tả: vào i1 ; lệnh 1 i1 i2 ; lệnh 2 . . . i2 in ; lệnh n Mở rộng: Các lệnh i1, i2, , in cũng có thể là một cấu trúc bất kỳ in Ví dụ: ra Tính biểu thức b2 - 4ac, với: al chứa a, bl chứa b và cl chứa c: Mul cl ; tính ax không làm gì, Mov dl, bl ; không là ký tự điều khiển thì Mov ah, 2 ; hiển thị ký tự đó Int 21h ; bằng hàm 2 của ngắt 21h Ra: ; Ra khỏi cấu trúc . if dk then cv1 else cv2 Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 43
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Nếu điều kiện (dk) cho giá trị đúng thì thực hiện cv1 (công vào việc 1). Ngược lại, thực hiện cv2 (công việc 2) qua. Để thực hiện điều này, ta sử dụng cặp lệnh so sánh (cmp) và lệnh nhẩy có điều đ s dk kiện để nhẩy qua một số lệnh (công việc nào đó) trong chương trình hợp ngữ. cv1 cv2 Ví dụ: Nhập một ký tự từ bàn phím, kiểm tra xem nếu ký tự đó không là ký tự điều khiển thì hiển thị lên màn hình ở đầu dòng tiếp theo, ngược lại (là ký tự điều khiển) thì hiển thị một thông ra báo. Mov ah, 1 ; Nhập 1 ký tự Int 21h ; bằng hàm 2 của ngắt 21h Mov bl, al ; Cất mã ASCII của ký tự nhận được Lea dx, crlf ; Xuống dòng bằng cách hiển thi xâu Mov ah, 9 ; có các ký tự CR và LF Int 21h ; bằng hàm 9 của ngắt 21h Cmp bl, 20h ; Kiểm tra ký tự nhận được Jb Dkhien ; Là ký tự điều khiển => hiên thị thông báo (Dkhien), Mov dl, bl ; không là ký tự điều khiển thì Mov ah, 2 ; hiển thị ký tự đó Int 21h ; bằng hàm 2 của ngắt 21h Jmp Ra ; Xong công việc thì ra khỏi cấu trúc Dkhien: Lea dx, mesg ; mesg là biến xâu chứa dòng thông báo Mov ah, 9 ; Dùng hàm 9 Int 21h ; của ngắt 21h Ra: ; Ra khỏi cấu trúc . Cấu trúc Case Ví dụ: Nhập một ký tự từ bàn phím, kiểm tra xem: vào . nếu ký tự đó là ký tự ‘1’, thì hiển thị thông báo 1. . nếu ký tự đó là ký tự ‘2’, thì hiển thị thông báo 2. E . nếu ký tự đó là ký tự ‘3’, thì hiển thị thông báo 3. n1 n2 nn . nếu không là các ký tự trên: hiển thị thông báo 4. cv1 cv2 cvn Mov ah, 1 ; Nhập 1 ký tự Int 21h ; bằng hàm 2 của ngắt 21h ra Mov bl, al ; Cất mã ASCII của ký tự nhận được Lea dx, crlf ; Xuống dòng bằng cách hiển thi xâu Mov ah, 9 ; có các ký tự CR và LF Int 21h ; bằng hàm 9 của ngắt 21h Cmp bl, '1' ; Kiểm tra ký tự nhận được xem có bằng ký tự '1' Je Tb1 ; bằng, thì hiển thị thông báo 1. Không, kiểm tra tiếp Cmp bl, '2' ; Kiểm tra ký tự nhận được xem có bằng ký tự '2' Je Tb2 ; bằng, thì hiển thị thông báo 2. Không, kiểm tra tiếp Cmp bl, '3' ; Kiểm tra ký tự nhận được xem có bằng ký tự '3' Je Tb3 ; bằng, thì hiển thị thông báo 3. Không, kiểm tra tiếp Jmp Tb4 ; Nếu không bằng các ký tự trên thì hiển thị thông báo 4 Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 44
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Tb1: ; Hiển thị thông báo 1 jmp Ra ; hiển thị xong thì ra khỏi cấu trúc Tb2: ; Hiển thị thông báo 2 Jmp Ra ; hiển thị xong thì ra khỏi cấu trúc Tb3: ; Hiển thị thông báo 3 Jmp Ra ; hiển thị xong thì ra khỏi cấu trúc Tb4: ; Hiển thị thông báo 4 Ra: ; Ra khỏi cấu trúc 3.4.3. Cấu trúc lặp vào . Cấu trúc For do k=0 Đây là vòng lặp với số lần lặp n biết trước. Ban đầu biến chỉ số lần lặp k được gán bằng không, chừng nào nó còn nhỏ hơn n thì thực hiện s k 0? Sẽ còn lặp khi biểu thức so sánh này là đúng, tất nhiên k sẽ được giảm 1 sau mỗi lần lặp. Điều này inc k hoàn toàn phù hợp với sự làm việc của lệnh LOOP mà chúng ta đã ra biết. Ví dụ: Hiển thị lên màn hình 80 dấu * trên một dòng Mov ah, 2 ; Dùng hàm 2 của ngắt 21h Mov dl, '*' ; để hiển thị ký tự Mov cl, 80 for: Int 21h Loop for vào . Cấu trúc While do Đây là vòng lặp với số lần lặp không biết trước. Chừng nào biểu s thức điều kiện còn đúng thì thực hiện lặp lại công việc (cv), để đảm dk bảo cho tính dừng của giải thuật thì công việc (cv) phải có sự tác động đ đến dk dưới hình thức nào đó. cv Nhìn vào sơ đồ khối của vòng lặp này ta thấy rất giống với cấu trúc của vòng lặp for - to tuy nhiên ta không thể dùng lệnh LOOP để điều ra khiển cho vòng lặp này vì lệnh LOOP lặp lại đoạn chương trình do NHAN chỉ ra với số nguyên lần được xác định trước trong thanh ghi CX. Ta sẽ sử dụng các lệnh nhảy có điều kiện để điều cho vòng lặp này. Ví dụ: Tính tổng ax = 1+4+7+ Cộng cho đến khi ax>100. Xor ax, ax ; Ban đầu tổng tích luỹ bằng 0 Mov bx, 1 ; Đặt phần tử đầu tiên vào thanh ghi bx while: Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 45
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Cmp ax, 100 ; Kiểm tra điều kiện (yêu cầu) của bài toán Ja End_while ; ax>100 (đúng), ra khỏi cấu trúc (có thể dùng jnbe) Add ax, bx ; ngược lại, cộng tiếp Add bx, 3 ; chuyển lên phần tử tiếp theo của dãy Jmp while ; Sau khi cập nhật ax, kiểm tra lại điều kiện của bài toán End_while: ; Ra khỏi cấu trúc . Cấu trúc Repeat until Đây là vòng lặp với số lần lặp không biết trước. Thực hiện lặp lại ccông vào việc (cv) cho đến khi biểu thức điều kiện (dk) đúng. Để đảm bảo cho tính dừng của giải thuật thì công việc (cv) phải có sự tác động đến dk dưới hình cv thức nào đó. s Thực tế, trong nhiều trường hợp cấu trúc while - do và cấu trúc repeat - dk until có thể thay thế cho nhau được. Sự khác nhau ở chỗ: với cấu trúc repeat - until thì công việc được thực hiện ít nhất 1 lần còn trong cấu trúc while - đ do thì công việc có thể không được thực hiện lần nào. Ta sẽ sử dụng các ra lệnh nhảy có điều kiện để điều cho vòng lặp này. Ví dụ: Tính tổng ax = 1+4+7+ . . . + (3*(n-1)+1), cộng cho đến khi số hạng trong dãy trên >100, số hạng này không được cộng vào ax. Xor ax, ax ; Ban đầu tổng tích luỹ bằng 0 Mov bx, 1 ; Đặt phần tử đầu tiên vào thanh ghi bx repeat: Add ax, bx ; Cộng vào tổng tích luỹ Add bx, 3 ; Chuyển lên phần tử tiếp theo của dãy Cmp bx, 100 ; Kiểm tra điều kiện (yêu cầu) của bài toán Jbe repeat ; nếu chưa thoả mãn thì cộng tiếp số hạng tiếp theo ; Ra khỏi cấu trúc 3.5. Truyền tham số Khi xây dựng các ứng dụng cụ thể, ta cần quan tâm tới việc truyền tham số giữa chương trình chính cho chương trình con hoặc giữa các modul chương trình với nhau. Với assembly, người ta thường dùng các cách truyền sau: Truyền tham số qua thanh ghi (truyền tham trị) Truyền tham số qua ô nhớ (biến) Truyền tham số qua ô nhớ có địa chỉ trong một thanh ghi nào đó (tham biến) Truyền tham số qua ngăn xếp (stack). 3.6. Một số ngắt của DOS và của BIOS Khi xây dựng các ứng dụng bằng hợp ngữ (assemby), thường là các công việc cho phép can thiệp xâu vào phần cứng máy tính, các thao tác cấp thấp nhất của các thành phần trong máy tính. Để các thao tác trên có thể đạt hiệu quả cao, ta nên sử dụng các dịch cụ của BIOS và của DOS. Đây là các ngắt làm việc với độ tin cậy rất cao và có sẵn (mặc dù ta vẫn có thể tạo ra các ngắt riêng để thực hiện các công việc tương tự nhưng sự ngắn gọn, tính tối ưu và độ tin cậy thì khó có thể sánh với các ngắt của BIOS và của DOS). Các ngắt của BIOS Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 46
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Số hiệu Hàm Công dụng Tham số vào Tham số ra ngắt Chọn chế độ hiển thị ah=0; al=chế độ 10h 0 Không cho màn hình. (VGA, 16 mau>: al=3) Thay đổi kích thước ah=1; 4 bit thấp của con trỏ, phải chọn ch=dòng quét đầu; 4 bit 1 Không dòng quét bắt đầu và thấp của cl=dòng quét kết thúc của con trỏ. cuối Dịch chuyển con trỏ ah=2; bh=số trang; 2 Không (vị trí). dh=hàng; dl=cột Xác định vị trí và ch=dòng quét đầu; 3 kích thước hiện thời ah=3; bh=số trang; cl=dòng quét cuối; của con trỏ. dh=dòng; dl=cột ah=5; al=số trang; 5 Chọn trang hiển thị. Không dh=dòng; dl=cột ah=6; al=số dòng cuốn (al=0 thì cuốn cả màn hình hay cửa sổ); Cuốn màn hình hay bh=thuộc tính của các 6 cửa sổ lên một số dòng trống; Không dòng xác định. (ch,cl)=(dòng,cột) góc trên trái của cửa sổ; (dh,dl)=(dòng,cột) góc dưới phải của cửa sổ ah=6; al=số dòng cuốn (al=0 thì cuốn cả màn hình hay cửa sổ); Cuốn màn hình hay bh=thuộc tính của các 7 cửa sổ xuống một số dòng trống; Không dòng xác định. (ch,cl)=(dòng,cột) góc trên trái của cửa sổ; (dh,dl)=(dòng,cột) góc dưới phải của cửa sổ Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 47
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Các ngắt của DOS Số hiệu Hàm Công dụng Tham số vào Tham số ra ngắt Kết thúc việc thi ah=0; CS=địa chỉ đoạn 21h 0 hành một chương của đoạn mào đầu Không trình (PSP) Vào một ký tự từ bàn phím (đợi đọc 1 ký tự từ thiết bị vào chuẩn (nếu chưa có), al=mã ASCII của ký 1 ah=1 sau đó đưa ký tự tới tự thiết bị ra chuẩn và đưa mã ASCII của ký tự vào al Hiển thị lên màn ah=2; dl=mã ASCII hình (đưa ký tự có 2 của ký tự cần (đưa ra) Không mã ASCII trong dl hiển thị tới thiết bị ra chuẩn) Hiển thị chuỗi (đưa ah=9; ds:dx=trỏ tới 9 chuỗi ký tự tới thiết chuỗi ký tự kết thúc Không bị ra chuẩn) bằng ‘$’ Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 48
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH Chương 4 GHÉP 8088 VỚI BỘ NHỚ VÀ TỔ CHỨC VÀO RA DỮ LIỆU 4.1. Giới thiệu tín hiệu chân của 8088 và các mạch phụ trợ 4.1.1. Bảy nhóm tín hiệu IO/M (S1) AD0 DT/R (S2) AD1 tín hiệu điều RD AD2 8 đường dồn khiển hệ thống WR (LOCK) AD3 kênh của bus DEN (S0) AD4 A/D phần thấp SS0 AD5 READY AD6 HOLD (RQ, GT0) AD7 tín hiệu điều HLDA (RQ, GT1) A8 khiển bus INTA (QS1) A9 ALE (QS0) A10 8 đường dồn NMI A11 kênh của bus tín hiệu điều INTR A12 A phần cao khiển CPU RESET A13 MN/MX A14 TEST A15 tín hiệu đồng CLK A16/S3 4 đường dồn hồ (clock) và Vcc A17/S4 kênh của bus nguồn GND A18/S5 A/C phần cao GND A19/S6 Hình vẽ: Các tín hiệu của 8088 ở chế độ Min (và Max) S6=0 liên tục, S5 phản ánh cờ IF. S4 S3 Truy nhập đến các đoạn S3, S4 cùng phối hợp để chỉ ra việc truy 0 0 Đoạn dữ liệu phụ (ES:) nhập các thanh ghi đoạn 0 1 Đoạn ngăn xếp (SS:) 1 0 Đoạn mã hoặc không đoạn nào 1 1 Đoạn dữ liệu Bảng Các bit trạng thái và việc truy nhập đến các thanh ghi đoạn (Hình vẽ: Đóng vỏ DIP 40 chân của 8088/86) AD7 - AD0 [I/O]: Các chân dồn kênh cho tín hiệu phần thấp của bus địa chỉ và dữ liệu. Khi xung ALE=0 => báo cho mạch ngoài biết trên đường đó (các chân) có tín hiệu dữ liệu (ALE: Address Latch Enable). Khi xung ALE=1 => báo cho mạch ngoài biết trên đường đó (các chân) có tín hiệu địa chỉ. Các chân này ở trạng thái trở kháng cao khi 8088 chấp nhận treo (Hold). A15-A8 [O]: Là các bit phần cao của bus địa chỉ. Các chân này ở trạng thái trở kháng cao khi 8088 chấp nhạn treo. A16/S3, S17/S4, A18/S5, A19/S6 [O]: Là các chân dồn kênh của địa chỉ phần cao của tín hiệu trạng thái. (A: Address, S: Status). Khi ALE=0: Tại các chân này là tín hiệu trạng thái: S6-S3. Khi ALE=1: Tại các chân này là tín hiệu địa chỉ. Các chân này ở trạng thái trở kháng cao khi 8088 chấp nhận treo. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 49
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH RD [O]: Tín hiệu điều khiển đọc ("Xung cho phép đọc"). Khi RD=0 thì bus dữ liệu sẵn sàng nhận dữ liệu từ bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi. Chân RD ở trạng thái trở kháng cao khi 8088 chấp nhận treo. READY [I]: Tín hiệu báo cho CPU biết tính trạng (trạng thái) sẵn sàng của thiết bị ngoại vi hoặc của bộ nhớ. Khi READY=1 => CPU thực hiện ghi/đọc mà không cần xen thêm các chu kỳ đợi. Ngược lại khi TBNV hay bộ nhớ có tốc độ chậm => chúng có thể đưa ra tín hiệu READY=0 để báo cho CPU chờ. Khi này CPU tự kéo dài thời gian thực hiện ghi/đọc bằng cách xen thêm các chu kỳ đợi. INTR [I]: Đây là chân tiếp nhận tín hiệu yêu cầu ngắt che được. Khi có yêu cầu ngắt tác động đến chân này mà cờ cho phép ngắt IF=1 thì CPU kết thúc lệnh đang thi hành dở (kết thúc chu kỳ lệnh), sau đó nó đi vào chu kỳ chấp nhận ngắt và đưa ra tí hiệu INTA=0 tại chân INTA (24). TEST [I]: Tín hiệu tại chân này được kiểm tra bằng lệnh WAIT. Khi CPU thực hiện lệnh WAIT mà khi đó TEST=1 thì CPU sẽ chờ cho đến khi TEST=0 thì mới thực hiện lệnh tiếp theo. NMI [I]: Tín hiệu yêu cầu ngắt không che được. Tín hiệu này không bị khống chế bởi cờ IF và nó sẽ được CPU nhận biết tại dườn dương của xung yêu cầu ngắt. Nhận được yêu cầu này CPU kết thúc lệnh đang làm dở, sau đó chuyển sang thực hiện chương trình con phục vụ ngắt INT2 (ISR: Interrupt Service Routine). RESET [I]: Tín hiệu Reset lại 8088 (Trong chừng mực nào đó có thể coi tín hiệu này là tín hiệu yêu cầu ngắt không che được). Khi tín hiệu RESET=1 và kéo dài ít nhất 4 chu kỳ đồng hồ (4 xung clock) thì 8088 bị buộc phải khởi động lại, nó xoá các thanh ghi: DS, ES, SS, IP và FR về 0 và bắt đầu thực hiệu chương trình tại địa chỉ CS:IP =FFFF:0000 (như khi khởi động, IF chạy suốt). CLK [I]: Tín hiệu xung đồng hồ (xung nhịp). Xung nhịp có độ rỗng 77% và cung cấp nhịp làm việc cho CPU (và các mạch khác của hệ thống). Vcc [I]: Chân nguồn. Nguồn cung cấp cho CPU là +5V 10%, 340mA. GND [O]: 2 chân nguồn nối với 0V của nguồn nuôi. MN/MX [I]: Chân điều khiển hoạt động của CPU theo chế độ Min/Max (8088 có thể làm việc ở 2 chế độ khác nhau nên có một số chân tín hiệu phụ thuộc vào chế độ làm việc đó). . Chế độ MIN (chân MN/MX cần được nối thẳng vào +5V mà không qua điện trở) Khi 8088 ở chế độ Min, tất cả các tín hiệu điều khiển liên quan đến các thiết bị ngoại vi truyền thống và bộ nhớ giống như trong hệ 8085, đều có sẵn bên trong 8088 cho nên việc phối ghép với các thiết bị ngoại vi và bộ nhớ sẽ rất dễ dàng. Vì vậy có thể tận dụng được các phối ghép ngoại vi có sẵn => giảm giá thành hệ thống. IO/M [O]: Tín hiệu này phân biệt tại một thời điểm cụ thể nào đó phần tử nào trong các thiết bị vào/ra (I/O) hoặc bộ nhớ (M: Memory) được chọn để trao đổi dữ liệu với CPU. Trên Address bus lúc đó sẽ có các địa chỉ tương ứng thiết bị. Chân này ở trạng thái trở kháng cao khi CPU chấp nhận treo. WR [O]: Xung cho phép (giống như RD). Khi CPU đưa ra tín hiệu WR=0 thì dữ liệu đã ổn định và chúng sẽ được ghi vào bộ nhớ hoặc thiết bị vào/ra tại thời điểm chuyển mức WR=1. Chân WR sẽ ở trạng thái trở kháng cao khi 8088 chấp nhận treo. Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 50
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH INTA [O]: Tín hiệu điều khiển báo cho mạch bên ngoài biết CPU đã chấp nhận yêu cầu ngắt (INTR). Lúc này CPU đưa ra tín hiệu INTA=0 để báo cho TBNV biết nó đang chờ mạch ngoài đưa lên Data bus số hiệu ngắt (kiểu ngắt). ALE [O]: Xung cho phép chốt địa chỉ (Address Latch Enable). Khi ALE=1 cso nghĩa trên bus dồn kênh A/D là địa chỉ của thiết bị ngoại vi hay bộ nhớ. ALE không bao giờ bị thả nổi (trạng thái trở kháng cao), khi CPU chấp nhận treo thì ALE=0. DT/R [O]: Tín hiệu điều khiển các đệm bus 2 chiều của Data bus để chọn chiều vận chuyển dữ liệu trên bus D. Chân này ở trạng thái trở kháng cao khi 8088 chấp nhạn treo. DEN [O]: Tín hiệu báo cho bên ngoài biết khi này trên bus dồn kênh A/D có dữ liệu ổn định. Chân này ở trạng thái trở kháng cao kho 8088 chấp nhận treo. HOLD [I]: Tín hiệu yêu cầu treo CPU để mạch ngoài thực hiện trao đổi dữ liệu với bộ nhớ bằng cách truy nhập trực tiếp bộ nhớ (DMA – Direct Memory Access). Khi HOLD=1, 8088 sẽ tự tách khỏi hệ thống bằng cách treo các bus A, D, C của nó (các bus ở trạng thái trở kháng cao) để bộ điều khiển DMA là DMAC (DMA Controler) có thể lấy được quyền điều khiển hệ thống để thực hiện công việc trao đổi dữ liệu. HLDA [O]: Tín hiệu báo cho bên ngoài biết yêu cầu treo CPU đã được CPU chấp nhận và CPU đã treo các bus A, D và một số tín hiệu điều khiển trên bus C. SS0 [O]: Đây là tín hiệu trạng thái. Tín hiệu này giống như S0 trong chế độ Max và dùng kết hợp với IO/M, DT/R để giải mã các chu kỳ hoạt động của bus. IO/M DT/R SS0 Chu kỳ điều khiển của bus 0 0 0 Đọc mã lệnh 0 0 1 Đọc bộ nhớ 0 1 0 Ghi bộ nhớ 0 1 1 Bus rỗi (nghỉ) 1 0 0 Chấp nhận yêu cầu ngắt 1 0 1 Đọc thiết bị ngoại vi 1 1 0 Ghi thiết bị ngoại vi 1 1 1 Dừng (Halt) Bảng quan hệ một số tín hiệu điều khiển . Chế độ MAX (chân MN/MX cần được nối thẳng vào 0V) Khi 8088 làm việc ở chế độ Max, một số tín hiệu điều khiển cần được tạo ra trên cơ sở các tín hiệu trạng thái nhờ dùng thêm ở bên ngoài một mạch điều khiển bus 8288. Chế độ Max được sử dụng trong hệ thống có mặt bộ đồng xử lý toán học 8087. S2, S1 và S0 [O]: Là các tín hiệu trạng thái dùng trong chế độ Max để ghép nối với mạch điều khiển bus 8288. Các tín hiệu này được 8288 dùng để tạo ra các tín hiệu điểu khiển trong các chu kỳ hoạt động của bus. Các tín hiệu điều khiển đó như trong bảng sau: Nguyễn văn Hải- Bài giảng Kỹ thuật vi xử lý-nguyenhai.dhspkt@gmail.com 51