Студентам > Курсовые > Микропроцессоры
МикропроцессорыСтраница: 2/4
__________________________________________________________________
характеристика ! 8086 ! 80286,! 80386, !
80486 !
______________________________!_8088___!80286Sx!80386SX_!_________!
Разрядность:
АЛУ 16,16 16,16
32,32 32
шины данных 16,8 16,8
32,16 32
адреса 20,20 24,24
32,32 32
Адресное пространство ОЗУ, 1 16
4096 4096
Мбайт
число команд 135 145
188 196
кэш-память, Кбайт - -
- 8
Сопроцессор:
автономный 8087 80287
80387, -
80387SX
встроенный - -
- 80387
Тактовая частота, МГц 4-12 6-16
12-33 20-33
Корпус микросхемы:
число рядов 2 4
4 4
число контактов 40 68
132 168
__________________________________________________________________
Рассмотрим, как пример МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ
80286.
Он включает следующие микросхемы:
80286 - однокристальный 16-разрядный МП;
80287 - однокристальный 80-разрядный математический
сопроцессор;
82284 - генератор тактовых сигналов;
82288 - системный контроллер;
82289 - арбитр магистрали.
МП 80286 в 6 раз более производительнее МП 8086.
Аппаратура МП
обеспечивает гибкую и эффективную защиту памяти,
контролируемый доступ
к ресурсам ОС, изоляцию индивидуальных прикладных
программ друг от
друга и малое время реакций на прерывания.
В 80286 используется конвейерный принцип
выполнения команд с че-
тырьмя уровнями конвейеризации, реализованными в
четырех раздельных
логических устройствах: интерфейса шины, адресов команд и
исполнитель-
ном устройстве. Эти устройства работают одновременно:
циклы обращения
к памяти, вечисления адресов и контроля защиты,
декодирования и выпол-
нения команд могут совмещаться.
--------------------------
----------------------------
_________ __________ _________
_________ __________ _________
__________
_________ __________ _________
__________
_________ __________ _________
________
__________ __________
________
__________ __________
--------------------------
----------------------------
--------------------------
----------------------------
___________ ________
___________
___________ ___________
________ ________ ________
___________
________ ________
___________
_____________________
_____________________
-------------------------- ----------------------------
Рис. 2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА 16-РАЗРЯДНОГО МП.
Интерфейс шины передает байт инф. по каждому циклу
тактовой час-
тоты из своей очереди в устройство команд, которое
декодирует и преоб-
разует формат полных данных и помещает их в очередь
команд, ожидающих
выполнения .
Исполнительное устройтсво содержит рабочие регистры,
АЛУ и мик-
ропрограммное ПЗУ, которое определяет последовательность
внутренних
микрокоманд. Когда текущая команда близка к завершению,
ПЗУ генерирует
сигнал, по которому исполнительное устройство принимает
следующий ад-
рес ПЗУ из очереди команд, что обеспечивает непрерывность
его работы.
Многоуровневый механизм защиты памяти МП
исключительно гибок:
можно использовать два, три или четыре уровня защиты
для системных
программ, обеспечивая качество защиты для системных
программ, обеспе-
чивающих качество защиты команд, необходимое для любой
конкретной ЭВМ.
Резервируя один уровень привилегированности для
расширений ОС, можно
специализировать функции ЭВМ, не затрагивая
первоначального ПО.
Основным механизмом защиты предусматривается
предоставление каж-
дой задаче управляемого доступа к двум областям
виртуальной памяти -
одной общей и одной частной - в соответствии с содержимым
глобальной и
локальной дескрипторных таблиц:
в глобальном перечисляются сегменты, к которым
могут обращаться
все системные задачи, с учетом ограничений только по
уровням привиле-
гированности;
в локальной перечисляются сегменты которые
предоставляются только
одной задачи, поскольку в каждую задачу подобная
таблица входит как
часть описания ее состояния, типичная ЭВМ будет
содержать много ло-
кальных дескрипторных таблиц. Регистр-указатель этой
таблицы автомати-
чески загружается наряду с другими регистрами при
переключении на
данную задачу.
Дескриптор для каждого сегмента содержит базовый
адрес, размер
сегмента и поле прав доступа. Это поле определяет режим
использования
инф. данного сегмента.
Регистр признаков 80286 имеет дополнительный
признак вложенности
и двухразрядный признак уровня привилегированности
операций ввода-вы-
вода.
Устройство адресов производит преобразование адресов
и одновремен-
но контролирует права доступа; содержит кэш-память
(хранит базовый ад-
рес, предельное граничное значение и права доступа для
всех сегментов
вертуальной памяти, выбранных в данный момент для
использования выпол-
няющейся задачей). Наличие кэш-памяти сводит к минимуму
необходимость
в считывании указанной информации из основной памяти и
позволяет уст-
ройству адресов выполнять свою функцию за один цикл
тактовой частоты.
Параллельная работа четырех внутренних устройств
дает возможность
80286 осуществлять управление виртуальной памятью и
обеспечивать защи-
ту всей памяти без снижения производительности.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80286
Тактовая частота...............6; 8; 10; 12
Адресное пространство памяти:
физической, Мбайт..........................16
виртуальной на задачу, Гбайт...............1
Число уровней защиты памяти.................4
Пропускная способность шины, Мбайт/с........12,5
Число контактов четырехразрядного корпуса...68
В 80286 предусмотрены 4 иерархических уровня защиты
памяти, реа-
лизованных аппаратно, что повышает общую
производительность ПЭВМ и не
требует дополнительных программных затрат на выполнение
функций защиты.
Ядро ОС работает на самом высоком уровне и выполняет
такие наибо-
лее ответственные функции, как распределение памяти,
планирование за-
дач и координацию взаимодействия между задачами.
Небольшое по размеру
ядро ОС хорошо использует быстродействие процессора, и
его можно расс-
матривать ка расширение физического процессора.
Следующим после уровня ядра ОС идет уровень
супервизора, управля-
ющего ресурсами ввода-вывода, распределением буферов
данных, глобаль-
ным планированием заданий. Программы супервизора имеют
больший размер,
чем программы на уровне ядра.
На 3 уровне привилегированности располагаются
служебно-приклад-
ные программы. Сюда относятся системы управления
файлами, процессоры
языка управления заданиями и вспомогательные утилиты
для прикладных
программ.
Наименее надежные программы, например
неапробированные программы
пользователя, работают на 4 уровне, самом низком уровне
привилегиро-
ванности.
В 80286 имеются 17 регистров. Восемь предназначены
для выполнения
арифметических вычислений и формирования адресов, и
смещений, и обес-
печивают программную совместимость с 80286.
Четыре сегментных регистра определяют 4 сегмента
области вирту-
альных адресов, предоставляемых выполняющейся задаче. Это
регистры
сегментов кода, данных, дополнительного сегмента и
стека. Если в 8086
сегментные регистры являлись 16-разрядными, то в 80286 их
длина увели-
чена до 64 разрядов, причем каждый из регистров содержит
16-разрядный
сектор и 48-разрядный дескриптор.Задача использует 4
аппаратных сегме-
нтных регистра и может иметь доступ максимум к 16 К
сегментам. Эти ап-
паратные регистры перезагружаются каждый раз, когда
поступает запрос
на новый сегмент, причем это делается прозрачно для
программиста.
Использование в команда виртуальных адресов дает
каждому пользо-
вателю возможность доступа к виртуальной памяти емкостью
1 Гбайт. Сег-
мент в 80286 - это часть диапазона виртуальных адресов,
длина которой
может меняться от 1 байта до 64 Кбайт. Средства работы
с сегментами
переменного размера обеспечивают более эффективное
выполнение команд
операций подкачки.
Виртуальный адрес состоит из селектора и смещения.
Селектор - это
индекс-расстояние от базового адреса дескрипторной таблицы
до нужного
элемента-дескриптора в этой таблице. Смещение - это
расстояние до нуж-
ного байта данных в указанном сегменте. Набор команд
80286 является
расширением расширением команд 8086 и обеспечивает
программную совмес-
тимость с ним.
Он включает все виды команд 8086 и 80186 и
дополнительные команды
для работы со средствами управления памятью. Команды
80286 упрощают
реализацию сложных ПЭВМ, разрабатываемых на современных
языках высоко-
го уровня.
Новые команды упрощают выполнение стековых операций,
вычисление и
контроль индексов динамических массивов, а также
выполнение приказов
входа и выхода из процедур в структурированных языках
высокого уровня.
При помощи привилегированных команд, которые могут
выполняться только
на высшем по приоритету уровне, т.е. в ядре ОС, можно
устанавливать
или изменять параметры памяти для системы.
ВЫСОКОПРИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ МАТЕМАТИЧЕСКИЙ СОПРОЦЕССОР
80287:
Обрабатывает 32-, 64- и 80-разрядные операнды с
плавающей точкой, 32-
и 64-разрядные данные с фиксированной точкой и
18-разрядные двоично-
десятичные числа.Он подключается к 80286 и использует
ресурсы, подклю-
ченные к локальной шине данных. Как и 80286,
сопроцессор может рабо-
тать в режиме реальной адресации или защищенном режиме.
На уровне объ-
ективных кодов 80287 совместимом с 8087 (аналог
К1810ВМ87), имеет ана-
логичную структуру, размещен в таком же 40-контактном
корпусе, но об-
ладает большей производительностью.
Другой пример, МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ НАБОР 80386
32-разрядный МП.
Включает следующие микоросхемы:
80386 - быстродействующий 32-разрядный МП с
32-разрядной внешней
шиной;
80387 - быстродействующий математический
сопроцессор;
82384 - генератор тактовых сигналов;
82358 - арбитр магистрали....
МП 80386 оптимизирован для многозначных ОС и
прикладных задач,для
которых необходимо высокое быстродействие.Главной его
особенностью яв-
ляется аппаратная реализация так называемой многосистемной
програмной
среды, обеспечивающей возможность совместной работы
разнородных прог-
| 
Главная
Документация
Файлы
Информация
