Студентам > Курсовые > Микропроцессоры
МикропроцессорыСтраница: 3/4
рамм пользователей,ориентированных на разные ОС (UNIX, MS
DOS, APS 86).
МП 80386 обеспечивает программную совместимость снизу
вверх по отноше-
нию к 16-разрядным МП 8086, 80186 и 80286.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80386
Тактовая частота, МГц.................16, 20, 25, 33
Адресное пространство памяти:
физическое, Гбайт......................4
виртуальное, Тбайт.....................64
Число уровней защиты....................4
Пропускная способность шины, Мбайт/с....32
Число контактов корпуса с матричным
разложением выводов.....................132
Архитектура со встроенными устройствами управления
памятью и за-
щиты включает трансляцию адреса, регистры аппаратуру для
многозадачных
режимов и механизма защиты, которые обеспечивают работу
различных ОС.
---------------- -----------------
----------------
____________ _____________
______________
____________ _____________
______________
____________ _____________
______________
____________
---------------- ----------------- ----------------
----------------
----------------
____________
____________
____________ -----------------
____________
____________ _____________
____________ _____________
---------------- -----------------
---------------
РИС. 3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА 32-РАЗРЯДНОГО МП.
Примечание: основана на структуре МП 80386.
МП 80386 содержит 6 блоков, обеспечивающих
управление выполнением
команд, сопряжение с шинами, декодирование и
упреждающую выборку ко-
манд. Все эти устройства работают в виде конвейера,
причем каждое из
них может выполнять свою конкретную функцию параллельно с
другими.
Таким образом, во время выполнения одной программы
производится де-
кодирование второй, а третья выбирается из памяти.
Дополнительным
средством повышения производительности служит специальный
блок быст-
рого умножения (деления).УУП содержит блок сегментации и
блок странич-
ной организации. Сегментация позволяет управлять
логическим адресным
пространством, обеспечивая переместимость программ и
данных,и эффек-
тивное разделение памяти между задачами. Страничный
механизм работает
на более низком уровне и прозрачен для сегментации,
позволя упарвлять
физичиским адресным пространством. Каждый сегмент
разделяется на одну
или несколько страниц размером 4 Кбайта.
Память организована в виде одного или нескольких
сегментов пере-
менной длины. Максимальная длина сегмента 4 Гбайта.
Каждая область ад-
ресного пространства может иметь связанные с ней
атрибуты, определяю-
щие ее расположение, размер, тип (стек, программа или
данные) и харак-
теристики защиты.
Устройство сегментации обеспечивает 4-х уровневую
защиту для изо-
ляции прикладных задач и ОС друг от друга.
МП 80386 имеет 2 режима работы: реальной адресации
и виртуальной
адресации с защитой. В реальном режиме 80386 работает как
быстрый 8086
(при необходимости с 32-разрядными данными). РЕАЛЬНЫЙ
РЕЖИМ необходим
для установки процессора после сброса перед переходом в
режим с защи-
той. Режим с защитой обеспечивает доступ к сложной
системе управления
памятью, страничной адресации и системе привилегий в
процессоре.
Внутри режима с защитой программа может осуществить
переключение
задач для того, чтобы войти в задачи, отмечаемые как
задачи виртуаль-
ного режима 8086. Каждая такая задача позволяет
исполняться любым
программам 8086 (прикладной или целой ОС). Виртуальные
задачи 8086 мо-
гут быть изолированы и защищены друг от друга и от
главной ОС при по-
мощи страничной адресации и эмуляции команд ввода-вывода.
В 80386 имеются 32 регистра, разделяемых на следующие
группы:
общего назначения; сегментные; указатель команд и
флаги;
управления.
Шесть программнодоступных регистров отладки
реализуют поддержку
процесса отладки программ: четыре указывают четыре точки
останова, уп-
равляющий используется для установки конторльных точек,
а статусный
показывает текущее состояние точек останова. Эти регистры
обеспечивают
задание контрольных точек останова по командам и данным,
а также поша-
говый режим выполнения программы.
СИСТЕМА КОМАНД МП 80386 подразделяется на следующие
классы опера-
ций; пересылку данных; арифметику; сдвиг (циклический
сдвиг); работу
со строками; работу с битами; передачу управления;
поддержку языков
высокого уровня;поддержку ОС; управление процессором. Она
содержит на-
бор команд 80286 и дополнительные команды.
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ НАБОР 80486.
Включает следующие микросхемы:
80486 - быстродействующий 32-разрядный МП;
82596СА - 32-разрядный сопроцессор LAN;
82320 - контроллер магистрали Micro Chanel (MCA);
82350 - контроллер магистрали EISA;
82С508 - микросхема программируемой логики,
минимизирующая объем
оборудования основной платы.
МП 80486 использует CISC-архитектуру и
обеспечивает программную
совместимость с 80386, в 2-4 раза более производительнее
80386 вследс-
твии частичного применения RISC-архитектуры и внутренней
128-разрядной
шины данных, внутреннего ОЗУ емкостью 8 Кбайт,
реализации функций ма-
тематического сопроцессора 80387, контроллера кэш-памяти
82385. Систе-
ма команд содержит набор команд 80386 и дополнительные
команды.
МП содержит более 1 млн. транзисторов, имеет
тактовую частоту 25
или 33 МГц и размещен в 186-выводном корпусе с матричным
расположением
выводов. В МП используются раздельные 32-разрядные шины
адреса и дан-
ных, обеспечивающие в монопольном режиме скорость
передачи данных до
106 Мбайт/с (при тактовой частоте 33 МГц).
Сопроцессор 82596 оптимизирован для выполнения
функций файл-серве-
ра, построения одно- и многопользовательских рабочих
станций и ми-
ни-компьютера. Сопроцессор использует при передаче данных
32-разрядные
шины и сигналы, что позволяет упростить сопряжение с
арифметическими
сопроцессорами и системной магистралью.
Фирма INTEL первой выпустила 16-битные МП. МП 8086
представляет
собой значительно усовершенствованный вариант МП
8086/8085,а МП 8088
почти аналогичен 8086, но его внешняя шина данных имеет 8
бит.
Фирма INTEL лидирует на рынке 26-битных МП, МП
8086/8088 домини-
руют в конторских компьютерах, они применялись ,
например, в первых
моделях IBM BC (8088), ACT SIRIUS
(8088), DEC RAINBOW (8088),
APRICOT (8086). В последующих моделях IBM PC ( и и в
много численных
"колоннах") используются более мощные МП 80186,
80286, 80386. Основные
преимущества 16-битных МП фирмы INTEL и других фирм
по сравнению с
8-битными заключается в следующем:
а) более быстрое выполнение команд;
б) расширенная система команд(например, имеются
команды умножения
и деления);
в) увеличенный объем памяти ( обычно 1 Мбайт и
более) по сравне-
нию с 64 К байтами;
г) расширенный диапозон целых чисел ( от 0 до 64К
вместо от 0 до
255);
д) большее число режимов адресации, что упрощает
программы и по-
вышает их эффективность;
е) применение сопроцессоров, помогающих ЦП
быстрее выполнять
программы.
После хорошо зарекомендовавших себя 16-битных МП в
начале 80-х
годов стал неизбежен переход к 32-битным устройствам,
которые обладают
следующими преимуществами:
- позволяют обрабатывать 32-битные данные с большим
диапазоном це-
лых чисел;
- обладают большем диапазоном адресации памяти, обычно
4 Гбайта;
имеют более высокую скорость работы с частотой
синхронизации
16 МГц и выше;
- характеризуются дополнительным набором команд и
режимов адресации
с обеспечение совместимости вверх с их предшественниками;
- имеют внутренние средства управления памятью и
внутреннюю кэш-па-
мять для команд, в которой хранятся наиболее часто
используемые
команды и данные;
- обеспечивают увеличение производительности в 2-3
раза на стан-
дартных бенчмарк-программах.
Фирмы производители 32-битных МП утверждают, что по
вычислитель-
ной мощности эти приборы соперничают с традиционными
миникомпьютерами,
например машинами VAX фирмы DEK. Хотя это
утверждение не является
бесспорным(в части быстродействия по командам, с учетом
быстродействия
сопроцессора и поддержки сложной операционной системы),
все же 32-бит-
ные МП широко применяются в инженерных рабочих
станциях, в области
распознавания речи, в роботах, для автоматизации
учрежденческой дея-
тельности и в больших много пользовательских и
мультиплексорных систе-
мах.
Наибольшее распространение получили МП 80386 фирмы
INTEL, MC68020
фирмы ZILOG и транспьютер Т424 фирмы INMOS. Если первые
три процессора
представляют собой естественную эволюцию своих 16-битных
предшествен-
ников и имеют обычную архитектуру, то в транспьютере
реализован совер-
шенно новый подход к архитектуре машины. По существу,
он является
RISC-процессором (компьютер со сокращенной системой
команд) в отличие
от CISC-процессора (компьютер со сложной системой
команд).
Транспьютер спроектирован для работы в
мультиплексорной конфигу-
рации, т.е. несколько транспьютеров параллельно
выполняют одну прог-
раммную задачу. Разработка RISC-процессора является
попыткой отойти от
эволюционного развития ЦП с постепенным усложнением
системы команд.
Несколько исследовательских организаций и
университетов попытались
разработать ЦП с намного меньшим числом команд, что
обеспечивает зна-
чительное повышение его производительности.
Важнейшие особенности " чистого "
RISC-процессора заключаются в
однотактной работе (многочисленные обращения к памяти не
предусмат-
риваются) и аппаратном управлении (выполнение команд
опирается на
быстро действующие схемы, а не на микрокод в отличие от
обычных МП , в
которых применяется медлительное управление через
табличный микрокод,
определяющий операции ЦП в каждой команде).
Промышленный выпуск
32-битных RISC-процессоров пока освоили только фирмы
INMOS (транспь-
ютер) и ACORN
(ARM - ACORN Mashine). Не исключено, что в архитектурах
будущих компьютеров будет преобладать данный подход для
обеспечения их
более высокой производительности.
В 32-битных процессорах 80386, МС8020 и Z80000
используются
кэш-память для команд и управление памятью, о которой
необходимо ска-
зать несколько слов. Очень быстрая кэш-память
встроена в сам ЦП,
либо помещается между основной памятью.Большая основная
память всегда
реализуется на микросхемах динамических ЗУПВ, которые
хотя и дешев-
ле,но менее быстродействующие по сравнению со
статическими ЗУПВ. Если
наиболее часто адресуемые команды и данные хранить в
быстродействую-
щей кэш-памяти на микросхемах статических ЗУПВ, то
можно ускорить
| 
Главная
Документация
Файлы
Информация
