Giáo trình vi xử lý và cấu trúc máy tính

Tài liệu này là một giáo trình về vi xử lý và cấu trúc máy tính, do Ngô Diễn Tập (chủ biên) cùng Phạm Xuân Khánh, Vũ Trung Kiên và Kiều Xuân Thực biên soạn, dành cho sinh viên Cao đẳng kỹ thuật.

Giáo trình bao gồm các nội dung chính sau:

Chương 1: Tổng quan về vi xử lý và máy tính

• Các hệ đếm và mã hóa thông tin: Giới thiệu về hệ thập phân, nhị phân, thập lục phân, cách chuyển đổi giữa các hệ và các phép toán số học với số nhị phân. Các mã thường dùng trong máy tính như BCD (đóng gói và không đóng gói) và ASCII cũng được trình bày.
• Lịch sử phát triển của máy tính và bộ vi xử lý: Từ máy tính cơ khí (Abacus, máy của Pascal) đến máy tính cơ điện – điện tử (Herman Holerith, Konrad Zure, Alan Turing, ENIAC) và thế hệ máy tính dùng vi xử lý (từ Intel 4004 đến các bộ vi xử lý đa lõi hiện đại).
• Cấu trúc của máy tính dùng vi xử lý: Mô tả sơ đồ khối tổng quát của một máy tính, bao gồm bộ vi xử lý (CPU), bộ nhớ (ROM, RAM), mạch ghép nối vào/ra và bus hệ thống (bus điều khiển, bus địa chỉ, bus dữ liệu).
• Khái niệm về phần cứng, phần mềm: Giải thích các thuật ngữ phần cứng, phần mềm (hệ điều hành, trình tiện ích, chương trình ứng dụng, ngôn ngữ lập trình) và phần dẻo (firmware), cùng với sơ đồ phân cấp tương tác giữa chúng.

Chương 2: Họ vi xử lý 80×86 của Intel

• Bộ vi xử lý 8086: Giới thiệu chi tiết về cấu trúc bên trong của 8086, bao gồm Khối thực hiện lệnh (EU – Execution Unit) với ALU, thanh ghi, thanh ghi cờ F và Khối điều khiển, cùng với Khối giao tiếp bus (BIU – Bus Interface Unit) với bộ cộng địa chỉ, thanh ghi đoạn, thanh ghi con trỏ lệnh IP và hàng đợi lệnh (pipeline).
• Các thanh ghi của 8086: Phân tích chức năng của các thanh ghi đa năng (AX, BX, CX, DX), thanh ghi đoạn (CS, DS, SS, ES), thanh ghi con trỏ và chỉ số (IP, BP, SP, SI, DI), và thanh ghi cờ F (các cờ trạng thái và cờ điều khiển).
• Sơ đồ chân và chức năng các chân của 8086: Trình bày sơ đồ chân và chức năng của từng chân, bao gồm các chân mang thông tin địa chỉ, dữ liệu, tín hiệu trạng thái, tín hiệu điều khiển, tín hiệu ngắt, tín hiệu phục vụ DMA, và đồng hồ hệ thống. Đặc biệt, giải thích hoạt động của 8086 ở chế độ tối thiểu (MIN Mode) và chế độ tối đa (MAX Mode).
• Các bộ vi xử lý tiên tiến của Intel: Lịch sử phát triển các thế hệ vi xử lý x86 (80186, 80286, 80386, 80486DX, Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, Pentium IV) và các bộ vi xử lý kiến trúc NetBurst và Core (Pentium IV Prescott, Cedar Mill, Pentium D, Pentium Extreme Edition, Intel Core 2 Duo, Core 2 Extreme).

Chương 3: Lập trình hợp ngữ

• Tổng quan về lập trình hợp ngữ: Giới thiệu hợp ngữ như một ngôn ngữ lập trình bậc thấp, ưu điểm (hiệu quả, tốc độ nhanh, dung lượng nhỏ, truy cập trực tiếp phần cứng) và nhược điểm (khó kiểm soát lỗi, khó bảo trì, không linh hoạt).
• Cú pháp của hợp ngữ: Các quy tắc viết lệnh, cấu trúc một dòng lệnh (tên, mã lệnh, toán hạng, chú giải), quy tắc đặt tên.
• Dữ liệu chương trình: Cách biểu diễn dữ liệu dưới dạng nhị phân, thập phân, hexa, ký tự.
• Biến và hằng: Cách định nghĩa biến kiểu byte, kiểu từ và kiểu mảng bằng các lệnh giả (DB, DW).

Giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về vi xử lý, cấu trúc máy tính và giới thiệu lập trình hợp ngữ, kèm theo ví dụ và bài tập để sinh viên củng cố kiến thức.