1.Cấu trúc luận lý trong máy tính số:

- hinh vẽ 

- Mô tả hoạt động của máy tính theo nguyên tác máy ảo n cấp

Một máy tính số có n cấp có thể xem như có n-1 máy ảo khác nhau, mỗi máy ảo có một ngôn ngữ máy riêng. Các chương trình viết trên các máy ảo này không thể thực thi trực tiếp mà phải dịch thành các ngôn ngữ máy cấp thấp hơn. Chỉ có máy thật dùng ngôn ngữ máy L1 mới có thể thực thi trực tiếp bằng các mạch điện tử. Một lập trình viên sử dụng máy ảo cấp n không cần biết tất cả các trình dịch này. Chương trình trong máy ảo cấp n sẽ được thực thi bằng cách dịch thành ngôn ngữ máy cấp thấp hơn và ngôn ngữ máy này sẽ được dịch thành ngôn ngữ máy thấp hơn nữa hay dịch trực tiếp thành ngôn ngữ máy L1 và thực thi trực tiếp trên các mạch điện tử. 

2. các phương pháp nhập xuất dữ liệu của máy tính

- nhập xuất dữ liệu bằng cách hỏi vòng

trong trường hợp này để tiến hành giao tiếp máy tính phải kiểm tra xem một thiết bị mà nó cần giao tiếp có sẵn sàng hay không nếu thiết bị sẵn sàng thì mới thực hiện trao đổi dữ liệu.

Để kiểm tra các thiết bị ngoại vi, μP phải sử dụng các tín hiệu bắt tay (handshake) xác định tuần tự từng thiết bị, xem thiết bị nào có yêu cầu trao đổi dữ liệu. Các tín hiệu này lấy từ các mạch giao tiếp do người thiết kế tạo ra.

Trong trường hợp μP muốn gởi dữ liệu ra thiết bị 2, nó sẽ đọc tín hiệu sẵn sàng của thiết bị 2, nếu thiết bị 2 có thể nhận dữ liệu thì μP sẽ gởi dữ liệu ra mạch chốt và thiết bị 2 sẽ đọc dữ liệu vào. 

- nhập xuất dữ liệu bằng cách ngắt và sử lý ngắt

trong trường hợp này tận dụng khả năng của μP để làm các công việc khác mà không phải tốn thời gian kiểm tra thiết bị, chỉ khi nào có yêu cầu trao đổi dữ liệu thì mới tạm dừng công việc hiện tại. Cách làm việc như vậy gọi là ngắt μP, khi có một ngắt xảy ra thì ta phải thực hiện gọi các chương trình phục vụ ngắt tại các địa chỉ xác định của μP.

Các tín hiệu ngắt từ thiết bị ngoại vi đưa vào μP thông qua các chân NMI hay INTR. có hai loại ngắt 

+ Ngắt cứng: là các yêu cầu ngắt từ các chân NMI hay INTR

+ Ngắt mềm: là các ngắt thực hiện bằng phần mềm tác động do người sử dụng.

 hoạt động xử lý ngắt như sau: khi μP đang thực hiện lệnh, nếu có ngắt xảy ra thì μP sẽ tạm ngừng chương trình và thực thi chương trình con phục vụ ngắt. Trong thực tế sẽ có trường hợp có nhiều yêu cầu ngắt khác nhau cùng một lúc, khi đó μP sẽ phục vụ cho ngắt theo thứ tự ưu tiên với nguyên tắc là ngắt nào có mức ưu tiên cao nhất thì sẽ phục vụ cho ngắt đó trước.

 - nhập xuất dữ liệu bằng pp truy nhập bộ nhớ trực tiếp:

Trong thực tế sẽ có trường hợp ta cần thực hiện trao đổi dữ liệu ngay giữa ngoại vi và bộ nhớ. Khi đó người ta đưa ra cơ chế truy xuất bộ nhớ trực tiếp (DMA). Để thực hiện được vấn đề này, các hệ vi xử lý thông thường dùng thêm các mạch chuyên dụng để điều khiển quá trình truy xuất bộ nhớ trực tiếp (DMAC - Direct Memory Access Controller). Có tất cả 3 cơ chế hoạt động:

*  Tận dụng thời gian CPU không dùng bus: 

Ta phải dùng thêm mạch phát hiện các chu kỳ xử lý nội của CPU và tận dụng các chu kỳ này để thực hiện trao đổi dữ liệu.

*  Treo CPU để trao đổi từng byte:

CPU không bị treo trong khoảng thời gian dài mà chỉ bị treo trong thời gian ngắn đủ để trao đổi 1 byte dữ liệu giữa bộ nhớ và ngoại vi. Do đó, công việc của CPU không bị gián đoạn mà chỉ bị chậm đi.

* Treo CPU một khoảng thời gian để trao đổi một khối dữ liệu:

Trong cơ chế này, CPU bị treo trong suốt quá trình trao đổi dữ liệu. 

Câu 3: các bus trong hệ thống máy tính.

Bus là đường truyền tín hiệu điện nối các thiết bị khác nhau trong một hệ thống máy tính. Bus thường có từ 50 đến 100 dây dẫn được gắn trên mainboard, trên các dây này có các đầu nối đưa ra, các đầu này được sắp xếp và cách nhau những khoảng quy định để có thể cắm vào đó những I/O board hay board bộ nhớ (bus hệ thống - system bus). 

- hinh vẽ

-chức năng các bus trong hệ thống

+ Bus Driver và Bus Receiver 

Tín hiệu điện trong máy tính phát ra thường không đủ để điều khiển bus, nhất là khi bus khá dài và có nhiều thiết bị nối với nó. Chính vì thế mà hầu hết các bus master được nối với bus thông qua 1 chip gọi là bus driver, về cơ bản nó là một bộ khuếch đại tín hiệu số. Tương tự như vậy, hầu hết các slave được nối với bus thông qua bus receiver

Giống như vi xử lý, bus có các đường địa chỉ, đường số liệu và đường điều khiển. Tuy nhiên, không nhất thiết có ánh xạ 1 - 1 giữa các tín hiệu ở các chân ra của vi xử lý và các đường dây của bus

Các vấn đề quan trọng nhất liên quan đến thiết kế bus là: xung clock bus (sự phân chia thời gian, hay còn gọi là bus blocking), cơ chế phân xử bus  (bus arbitration), xử lý ngắt và xử lý lỗi

Câu 4: cấu trúc chức năng của chíp điều khiển màn hình CRTC

- hình vẽ: 

- chức năng các chân

RST(Reset): khởi động lại 6845.

MA0 ÷ MA13 (Memory Address): 14 địa chỉ nhớ cho RAM màn hình.

DE (Display Enable): cho phép (=1) hay không (=0) các tín hiệu điều khiển và địa chỉ vùng hiện lên màn hình.

LPSTD (Light Pen Strobe): lưu trữ địa chỉ hiện hành của RAM màn hình trong thanh ghi bút sáng. CPU đọc thanh ghi và xác định vị trí bút sáng trên màn hình.

CURSOR: vị trí con trỏ đã quét (=1) hay chưa (=0).

VS (Vertical Synchronization): ngõ ra tín hiệu đồng bộ quét dọc

HS (Horizontal Synchronization): ngõ ra tín hiệu đồng bộ quét ngang

RA0 ÷RA4 (Row Address): phân định hàng quét của ký tự trong chế độ văn bản (32 hàng quét). Trong chế độ đồ họa, chúng kết hợp với MA0 ÷ MA13 tạo các địa chỉ cho các bank RAM màn hình.

D0 ÷ D7: đường dữ liệu.

CS: chọn chip.

RS (Regigter Select): chọn thanh ghi địa chỉ (=0) hay thanh ghi dữ liệu (=1).

E: xung âm kích hoạt bus dữ liệu và dùng như xung clock cho 6845 đọc / ghi dữ liệu vào các thanh ghi bên trong.

R/W: đọc / ghi dữ liệu vào các thanh ghi.

CLK: dùng đồng bộ với tín hiệu của màn hình và thường bằng tốc độ hiện ký tự trên màn hình. 

5: chíp đồng xứ lý toán học 8087

Các bộ đồng xử lý toán 8087 hỗ trợ CPU trong việc tính toán các biểu thức dùng dấu chấm  động như cộng, trừ, nhân, chia các số dấu chấm  động, căn thức, logarit, …  Chúng cho phép xử lý các phép toán này nhanh hơn nhiều so với CPU

6. cấu trúc chức năng các thanh ghi: dữ liệu, chỉ số con trỏ

- thanh ghi dữ liệu: Các thanh ghi dữ liệu gồm có các thanh ghi 16 bit AX, BX, CX và DX trong đó nửa cao và nửa thấp của mỗi thanh ghi có thể định địa chỉ một cách độc lập. Các nửa thanh ghi này (8 bit) có tên là AH và AL, BH và BL, CH và CL, DH và DL. Các thanh ghi này được sử dụng trong các phép toán số học và logic hay trong quá trình chuyển dữ liệu.

AX (ACC - Accumulator): thanh ghi tích luỹ

BX (Base): thanh ghi cơ sở

CX (Count): đếm

DX (Data): thanh ghi dữ liệu 

- Các thanh ghi chỉ số và con trỏ 

Bao gồm các thanh ghi 16 bit SP, BP, SI và DI, thường chứa các giá trị offset (độ lệch) cho các phần tử định địa chỉ trong một phân đoạn (segment). Chúng có thể được sử dụng trong các phép toán số học và logic. Hai thanh ghi con trỏ (SP - Stack Pointer và BP - Base Pointer) cho phép truy xuất dễ dàng đến các phần tử đang ở trong ngăn xếp (stack) hiện hành. Các thanh ghi chỉ số (SI - Source Index và DI - Destination Index) được dùng để truy xuất các phần tử trong các  đoạn dữ liệu và doạn thêm (extra segment). Thông thường, các thanh ghi con trỏ liên hệ đến đoạn stack hiện hành và các thanh ghi chỉ số liên hệ đến doạn dữ liệu hiện hành. SI và DI dùng trong các phép toán chuỗi. 

Câu 7: thanh ghi đoạn trạng thái và điều khiển

-Các thanh ghi đoạn 

Bao gồm các thanh ghi 16 bit CS (Code segment), DS (Data segment), SS (stack segment) và ES (extra segment), dùng để định địa chỉ vùng nhớ 1 MB bằng cách chia thành 16 đoạn 64 KB.

Tất cả các lệnh phải ở trong đoạn mã hiện hành, được định địa chỉ thông qua thanh ghi CS. Offset (độ lệch) của mã được xác định bằng thanh ghi IP. Dữ liệu chương trình thường được đặt ở đoạn dữ liệu, định vị thông qua thanh ghi DS. Stack định vị thông qua thanh ghi SS. Thanh ghi đoạn thêm có thể sử dụng để định địa chỉ các toán hạng, dữ liệu, bộ nhớ và các phần tử khác ngoài đoạn dữ liệu và stack hiện hành.

- Thanh ghi con trỏ lệnh

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

+Thanh ghi cờ (Flag register) hay từ trạng thái 16 bit chứa 3 bit điều khiển (TF, IF và DF) và 6 bit trạng thái (OF, SF, ZF, AF, PF và CF) còn các bit còn lại mà 8086/8088 không sử dụng thì không thể truy xuất được.