Chương 1
I. Lòch sử phát triển của vi xử lý:
1. Lòch sử phát triển của vi xử lý.
2. Chức năng của Vi xử lý.
3. Máy vi tính.
4. Năng lực của máy vi tính.
II. Các khái niệm cơ bản về cấu trúc của vi xử lý:
1. Chiều dài từ dữ liệu.
2. Khả năng truy xuất bộ nhớ.
3. Tốc độ làm việc của vi xử lý.
4. Các thanh ghi của vi xử lý.
5. Các lệnh của vi xử lý.
6. Các kiểu truy xuất bộ nhớ.
7. Các mạch điện giao tiếp của vi xử lý.
triển của công nghệ LSI, cấu trúc máy tính được rút gọn bởi các nhà thiết kế và được chế tạo
thành một IC duy nhất được gọi là vi xử lý (microprocessor).
Vi xử lý kết hợp với các thiết bò khác tạo ra các máy tính có khả năng tính toán rất lớn
như máy vi tính và có thể tạo ra các sản phẩm khác các máy điện thoại, các tổng đài điện thoại,
các hệ thống điều khiển tự động...
Vi xử lý đầu tiên có khả năng xử lý 4 bit dữ liệu, các vi xử lý này có tốc độ xử lý rất
chậm, các nhà thiết kế cải tiến thành vi xử lý 8bit, sau đó là vi xử lý 16 bit và 32 bit. Sự phát
triển về dung lượng các bit của vi xử lý làm tăng thêm số lượng các lệnh điều khiển và các lệnh
tính toán phức tạp.
2. Chức năng của xử lý
Vi xử lý dùng các cổng logic giống như các cổng logic được sử dụng trong đơn vò xử lý
trung tâm (central procecessing unit) của máy tính số. Do cấu trúc giống như CPU và được xây
dựng từ các mạch vi điện tử nên có tên là vi xử lý: microprocessor. Giống như CPU,
microprocessor có các mạch điện tử cho việc điều khiển dữ liệu (data) và tính toán dữ liệu dưới
sự điều khiển của chương trình. Ngoài ra microprocessor là một đơn vò xử lý dữ liệu.
Công việc xử lý dữ liệu là chức năng chính của vi xử lý. Việc xử lý dữ liệu bao gồm tính
toán và điều khiển dữ liệu. Việc tính toán được thực hiện bởi các mạch điện logic được gọi là
đơn vò xử logic số học (arithmetic logic unit: ALU ) có thể thực hiện các phép toán như Add,
Subtract, And, Or, Compare, Increment, Decrement.
ALU không thể thực hiện một phép toán mà không có dữ liệu, ví dụ ALU cộng 2 dữ liệu
với nhau thì 2 dữ liệu phải đặt đúng vò trí trước khi cộng. ALU không thể thực hiện việc chuyển
dữ liệu từ nơi này đến nơi khác. Để ALU có dữ liệu cho việc xử lý thì ngoài mạch điện ALU, vi
Chương 1.Lòch sử phát triển của vi xử lý.
xử lý còn có các mạch điện logic khác để điều khiển dữ liệu. Các mạch điện logic điều khiển
dữ liệu sẽ di chuyển dữ liệu vào đúng vò trí để khối ALU xử lý dữ liệu. Sau khi thực hiện xong,
khối điều khiển sẽ di chuyển dữ liệu đến bất cứ nơi nào mong muốn.
Để xử lý dữ liệu, vi xử lý phải điều khiển các mạch logic, để vi xử lý điều khiển các mạch
logic thì cần phải có chương trình. Chương trình là tập hợp các lệnh để xử lý dữ liệu thực hiện
từng lệnh đã được lưu trữ trong bộ nhớ, công việc thực hiện lệnh bao gồm các bước như sau:
đón lệnh từ bộ nhớ, sau đó các mạch logic điều khiển sẽ giải mã lệnh và sau cùng thì các mạch

Sơ đồ khối của một hệ thống máy vi tính như hình 1-1: Lý thuyết & thực hành.
3
keyboard
μP

clock

U
A
R
T

Graphic
Disk


4. Năng lực của vi xử lý:
Khi nói đến năng lực của vi xử lý có nghóa là nói đến khả xử lý data, có 3 thông số để
đánh năng lực của vi xử lý:
♦ Chiều dài của từ data của vi xử lý.
♦ Số lượng các ô nhớ mà vi xử lý có thể truy xuất được.
♦ Tốc độ mà vi xử lý có thể thực hiện một lệnh.
Các vi xử lý thường được so sánh với nhau thông qua độ dài các từ data, mỗi một vi xử lý
làm việc với các từ dữ liệu có độ dài cố đònh. Độ dài từ dữ liệu của các vi xử lý bao gồm: 4 bit,
8 bit, 16 bit, 32 bit và sắp tới là 64 bit. Từ dữ liệu thường được sử dụng là 8 bit tương với một
byte.
Một thông số thường để đánh giá năng lực của vi xử lý là dung lượng bộ nhớ dữ liệu mà vi
xử lý có thể truy xuất, trong trường hợp này độ dài của từ dữ liệu cũng đóng một vai trò quan
trọng khi so sánh. Độ dài của từ dữ liệu trong bộ nhớ bằng với độ dài của từ dữ liệu trong vi xử
lý, ví dụ vi xử lý 4 bit thì từ dữ liệu lưu trữ trong bộ nhớ sẽ có độ dài là 4 bit.
Mỗi một từ dữ liệu trong bộ nhớ được chỉ đònh bởi một đòa chỉ (Address), vi xử lý muốn
truy xuất dữ liệu của ô nhớ nào phải tạo ra đòa chỉ của ô nhớ đó. Vi xử lý có khả năng giao tiếp
với bộ nhớ có dung lượng càng lớn thì vi xử lý đó càng mạnh.
Thông số thứ 3 là tốc độ xử lý một lệnh của vi xử lý được đánh giá qua tần số xung clock
cung cấp cho vi xử lý làm việc. Vi xử lý có tần số làm việc càng lớn thì tốc độ xử lý càng
nhanh.
II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CẤU TRÚC CỦA VI XỬ LÝ:
1. Chiều dài từ dữ liệu:
Chương 1.Lòch sử phát triển của vi xử lý.
Lý thuyết & thực hành.
5
Vi xử lý đầu tiên có chiều dài từ dữ liệu là 4 bit, tiếp theo là các vi xử lý 8 bit, 16 bit, 32
bit và 64 bit. Mỗi vi xử lý có chiều dài từ dữ liệu khác nhau sẽ có một khả năng ứng dụng khác
nhau, các vi xử lý có chiều dài từ dữ liệu lớn, tốc độ làm việc nhanh, khả năng truy xuất bộ nhớ
lớn được dùng trong các công việc xử lý dữ liệu, điều khiển phức tạp, các vi xử lý có chiều dài
từ dữ liệu nhỏ hơn, khả năng truy xuất bộ nhớ nhỏ hơn, tốc độ làm việc thấp hơn được sử dụng

mà chọn một vi xử lý thích hợp.
3. Tốc độ làm việc của vi xử lý:
Tần số xung clock cung cấp cho vi xử lý làm việc quyết đònh đến tốc độ làm việc của vi
xử lý, vi xử lý có tốc độ làm việc càng lớn thì khả năng xử lý lệnh càng nhanh. Tần số xung clock
làm việc của các vi xử lý được cho bởi các nhà chế tạo:

Vi xử lý Tần số xung clock chiều dài từ dữ liệu
8051 12MHz 8-bit
Z80A 4MHz 8-bit
Z80B 6MHz 8-bit
286 16MHz 16-bit
486DX2-66 66Mhz 32-bit
Pentium 66MHz 32-bit