Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






АРХИТЕКТУРА, ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ, СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ, СИСТЕМА КОМАНД ПРОЦЕССОРОВ i80x86




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

 

 

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

 

 

П.С.Епифанов

Н.А.Краев

Ф.В.Частиков

 

МИКРОПРОЦЕССОРЫ

СЕМЕЙСТВА i80x86

 

 

Учебное пособие

 

Киров2000

 

УДК 621.396.6

 

 

Составители: доцент, к. т. н. А. В. Частиков

ст. преподаватель, к. т. н. Н. А. Краев

 

Рецензент: доцент, к. т. н. В. С. Грудинин, каф. ЭП

 

Редактор А.Н.Корсаков

 

Подписано в печать Усл. печ. л.

Бумага книжно-журнальная. Печать матричная.

Заказ № Тираж Бесплатно.

Текст напечатан с оригинал-макета, представленного авторами

 

610000, г. Киров, ул. Московская, 36.

Оформление обложки, изготовление – ПРИП

 

© Вятский государственный технический университет, 1999

 

Права на данное издание принадлежат Вятскому

государственному техническому университету


  1. АРХИТЕКТУРА, ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ, СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ ПРОЦЕССОРОВ i80x86. 1.1. Архитектура ЭВМ. 1.2. Набор регистров. 1.2.1. Пользовательские регистры. 1.2.2. Регистры общего назначения. 1.2.3. Сегментные регистры. 1.2.4. Регистры состояния и управления. 1.3. Организация памяти. 1.3.1. Сегментированная модель памяти. 1.3.2. Формирование физического адреса в реальном режиме. 1.4. Типы данных. 1.5. Формат команд. 1.6. Способы адресации (для МП I8086, К1810ВМ86). 1.6.1. Регистровая адресация. 1.6.2. Непосредственная адресация. 1.6.3. Прямая адресация. 1.6.4. Косвенная регистровая адресация. 1.6.5. Адресация по базе. 1.6.6. Прямая адресация с индексированием. 1.6.7. Адресация по базе с индексированием. 1.7. Некоторые итоги.   2. СИСТЕМА КОМАНД. 2.1. Команды пересылки данных. 2.2. Арифметические команды. 2.3. Команды манипулирования битами. 2.4. Команды передачи управления. 2.5. Обработка прерываний. 2.6. Команды управления микропроцессором.   3. РАЗРАБОТКА И ОТЛАДКА ПРОГРАММ. 3.1. Использование Turbo Pascal с языком ассемблера. 3.1.1. Использование регистров. 3.1.2. Синтаксис ассемблерных операторов. 3.1.3. Метки. 3.1.4. Автоматический размер перехода. 3.1.5. Операторы выражений. 3.1.6. Ассемблерные процедуры и функции. 3.1.7. Подготовка к отладке в интегрированной среде Turbo Pascal. 3.1.8. Отладка программ в интегрированной среде Turbo Pascal. 3.2. Создание и отладка программы с использованием TASM, TLINK, TD.   4. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ, УПРАВЛЕНИЕ ПЕРИФЕРИЙНЫМИ МИКРОСХЕМАМИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОМПЛЕКТОВ. 4.1. Архитектура программируемого таймера КР580ВИ53. 4.2. Архитектура БИС параллельного интерфейса. КР580ВВ55.   5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 6. СОДЕРЖАНИЕ.  

АРХИТЕКТУРА, ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ, СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ, СИСТЕМА КОМАНД ПРОЦЕССОРОВ i80x86

Архитектура ЭВМ.

Архитектура ЭВМ – это абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию. Понятие архи­тектуры ЭВМ является комплексным и включает в себя:

- структурную схему ЭВМ;

- средства и способы доступа к элементам структурной схемы ЭВМ;

- организацию и разрядность интерфейсов ЭВМ;

- набор и доступность регистров;

- организацию и способы адресации памяти;

- способы представления и форматы данных ЭВМ;

- набор машинных команд ЭВМ;

- форматы машинных команд;

- обработку нештатных ситуаций (прерываний).

Все современные ЭВМ обладают некоторыми общими и индивидуальными свойствами архитектуры. Индивидуальные свойства присущи только конкрет­ной модели компьютера и отличают его от больших и малых собратьев. Нали­чие общих архитектурных свойств обусловлено тем, что большинство типов существующих машин принадлежат 4 и 5–му поколениям ЭВМ так называе­мой фон–неймановской архитектуры. К числу общих архитектурных свойств и принципов можно отнести:

- Принцип хранимой программы. Согласно ему, код программы и ее данные находятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти.

- Принцип микропрограммирования. Суть этого принципа заключается в том, что машинный язык еще не является той конечной субстанцией, которая физически приводит в действие процессы в машине. В состав про­цессора входит блок микропрограммного управления. Этот блок для каждой машинной команды имеет набор действий–сигналов, кото­рые нужно сгенерировать для физического выполнения требуемой машин­ной команды. Здесь уместно вспомнить характеристику ЭВМ 1–го поколе­ния. В них для генерации нужных сигналов необходимо было осуществить ручное программирование всех логических схем – поистине адская и не­благодарная работа!

- Линейное пространство памяти – совокупность ячеек памяти, которым последовательно присваиваются номера (адреса) 0, 1, 2, ….

- Последовательное выполнение программ. Процессор выбирает из памяти ко­манды строго последовательно. Для изменения прямолинейного хода вы­полнения программы или осуществления ветвления необходимо использо­вать специальные команды. Они называются командами условного и безусловного перехода.

С точки зрения процессора нет принципиальной разницы между данными и командами. Данные и машинные команды находятся в одном пространстве памяти в виде последовательности нулей и единиц. Это свойство связано с предыдущим. Процессор, исполняя содержимое некоторых последователь­ных ячеек памяти, всегда пытается трактовать его как коды машинной ко­манды, а если это не так, то происходит аварийное завершение программы, содержащей некорректный фрагмент. Поэтому важно в программе всегда четко разделять пространство данных и команд.

- Безразличие к целевому назначению данных. Машине все равно, какую логи­ческую нагрузку несут обрабатываемые ею данные.

Суперскалярная архитектура. Для того чтобы пояснить этот термин, разбе­ремся вначале со значением другого термина – конвейеризация вычислений. Важным элементом архитектуры, появившимся в i486, стал конвейер – специ­альное устройство, реализующее такой метод обработки команд внутри микро­процессора, при котором исполнение команды разбивается на несколько этапов, i486 имеет пятиступенчатый конвейер. Соответствующие пять этапов включают:

- выборку команды из кэш–памяти или оперативной памяти;

- декодирование команды;

- генерацию адреса, при которой определяются адреса операндов в памяти;

- выполнение операции с помощью АЛУ;

- запись результата (куда будет записан результат, зависит от алгоритма рабо­ты конкретной машинной команды).

На стадии выполнения каждая машинная команда как бы разбивается на более элементарные операции. Очередная команда после ее выборки попадает в блок декодирования. Блок выборки свободен и может выбрать следующую команду. В результате на конвейере могут находиться в различной стадии выполнения пять команд. Скорость вычисления в результате существенно возрастает. Мик­ропроцессоры, имеющие один конвейер, называются скалярными. Pentium име­ет два конвейера, a Pentium Pro – три, поэтому эти микропроцессоры называ­ются суперскалярными.

Раздельное кэширование кода и данных. Кэширование – это способ увеличения быстродействия системы за счет хранения часто используемых данных и кодов в так называемой «кэш–памяти первого уровня» (быстрой памяти), находящей­ся внутри микропроцессора i486, к примеру, содержит один блок встроенной кэш–памяти размером 8 Кбайт, который используется для кэширования и кодов, и данных. Pentium содержит два блока кэш–памяти: один для кода и один для данных, каждый по 8 Кбайт. При этом становится возможным одновременный доступ к коду и данным, что увеличивает скорость работы компьютера.

Предсказание правильного адреса перехода. Под переходом понимается заплани­рованное алгоритмом изменение последовательного характера выполнения программы. Как показывает статистика, типичная программа на каждые 6–8 ко­манд содержит 1 команду перехода. Последствия этого предсказать несложно: при наличии конвейера через каждые 6–8 команд его нужно очищать и заполнять заново в соответствии с адресом перехода. Все преимущества кон­вейеризации теряются. Поэтому в архитектуру Pentium был введен блок пред­сказания переходов. Суть этого метода заключается в следующем. Pentium име­ет буфер адресов перехода, который хранит информацию о последних 256 переходах. Если некоторая команда управляет ветвлением, то в буфере запо­минаются эта команда, адрес перехода и предположение о том, какая ветвь про­граммы будет выполнена следующей. Почти в любой программе имеются цик­лы, в ходе выполнения которых периодически необходимо принимать решение либо о выходе из цикла, либо о переходе на его начало. Специальный блок предсказания адреса перехода прогнозирует, какое решение будет принято про­граммой. При этом он основывается на предположении, что ветвь, которая была пройдена, будет использоваться снова, и загружает соответствующую ко­манду перехода на конвейер. В случае, если это предсказание верно, переход осуществляется без задержки. Для того чтобы судить об эффективности этого нововведения, достаточно отметить, что вероятность правильного предсказания составляет около 80%.

Усовершенствованный блок вычислений с плавающей точкой. Он позволяет вы­полнять одну команду с плавающей точкой за один такт микропроцессора.

 

Набор регистров.

 

Программная модель микропроцессора содержит 32 регистра, в той или иной мере доступных для использования программистом. Их можно разделить на две большие группы:

- 16 пользовательских регистров;

- 16 системных регистров.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных