Экзаменационный билет № 7
Основные микропроцессоры i8080, i8086 (i8088), i80286, i80386 (общие сведения).
i8080 8080 является однокристальным микропроцессором, работающим с 8-разрядной шиной данных и 16-разрядной шиной адреса. Управляющие сигналы передаются по шине управления. Шины отделены друг от друга.
Микропроцессор содержит внутреннюю шину данных, посредством которой происходит обмен информацией между внутренними регистрами, арифметико-логическим устройством, обрабатывающим 8-разрядные данные и передающим их через буфер на внешнюю шину данных. Кроме того, в состав 8080 входит устройство управления, буфер адресной шины, связанный с регистром команд и блок регистров.
i8086 В i8086 имеется возможность изменения внутренней аппаратной конфигурации с помощью специального управляющего сигнала. В более простом режиме 8086 ориентирован на использование в простых вычислительных и управляющих устройствах. При этом микропроцессор сам вырабатывает сигналы управления шиной и обеспечивает прямой доступ к ней посредством контроллера Intel 8257.
Еще одна важная особенность — возможность обработки 256 типов прерываний (от 0 до 255), в том числе есть прерывания, определяемые пользователем, и пошаговые прерывания.
Микропроцессор Intel 8086 приспособлен для работы с несколькими процессорами в одной системе, причем возможно использование как независимых процессоров, так и сопроцессоров.Для поддержки этих режимов используются команды ESC, LOCK и XCHG, а также специальные управляющие сигналы, позволяющие разрешать конфликты доступа к общим ресурсам.Внешние шины адреса и данных в 8086 объединены, и поэтому наличие на шине в данный момент времени информации или адреса определяется порядковым номером такта внутри цикла.
Микропроцессор i8086 состоит из трех основных частей: устройства сопряжения шины(выбирает команды из памяти и записывает их в регистр очереди команд, вычисляет и формирует физический адрес, читает операнды из памяти или из регистров и записывает результат выполнения команд в память или в регистры), устройства обработки и устройства управления и синхронизации.
i8088 16-битные регистры, 20 адресных линий, тот же набор команд - все то же, за исключением одного, - шина данных была уменьшена до 8 бит.
Сердцем системной платы является микропроцессор Intel 8088. Этот процессор представляет собой версию 16 - битного процессора Intel 8086 с 8-битным выходом на внешнюю магистраль и является программно совместимым с процессором 8086. Таким образом, 8088 поддерживает 16-битные операции, включая умножение и деление, и поддерживает 20-битную адресацию (до 1 Мбайта памяти). Он также работает в максимальном режиме. Поэтому в систему может быть добавлен сопроцессор.
i80286 Наиболее существенное отличие от процессора 8086/8088 — это механизм управления адресацией памяти, который обеспечивает четырехуровневую систему защиты и поддержку виртуальной памяти. (Виртуальная память — это внешняя память большого объема, с которой процессор может взаимодействовать как со своей системной памятью, но с некоторыми ограничениями). Специальные средства предусмотрены также для поддержки механизма переключения задач (Taskswitching). То есть процессор способен выполнять несколько задач одновременно, переключаясь время от времени между ними. В процессоре 80286 также расширена система команд за счет добавления команд управления защитой и нескольких новых команд общего назначения.
Процессор 80286 может работать в двух режимах:
Реальный режим
Защищенный режим
i80386 Переключение между этими двумя режимами в обе стороны, в отличие от 80286, производится достаточно быстро, с помощью простой последовательности команд, и аппаратного сброса процессора не требуется.
В архитектуру процессора введены средства отладки и тестирования.
Разрядность регистров данных ( AX, BX, CX, DX ) и адресов ( SI, DI, BP, SP ) увеличена до 32. При этом в их обозначении появилась приставка E (Extended — расширенный), например, EAX, ESI. Отсутствие приставки в имени означает ссылку на младшие 16 разрядов соответствующего регистра.Помимо упомянутых регистров в состав процессора входят еще четыре управляющих регистра ( CR0, CR1, CR2, CR3 ), которые хранят признаки состояния процессора, общие для всех задач.Отличия от предшествующего процессора 80286 в выполнении операций ввода/вывода сводятся к добавлению возможностей обращения к 32-битным портам.Начиная с процессора 80386, появляются средства обслуживания многозадачного режима. Естественно, процессор не может обрабатывать несколько задач одновременно, выполняя по несколько команд сразу. Он только периодически переключается между задачами. Но с точки зрения пользователя получается, что компьютер параллельно работает с несколькими задачами.
Параллельная передача данных. Шина данных. Шина адреса. Шина управления. Селектор адреса. Логика управления. Основы программирования параллельной передачи данных.
Параллельный интерфейс - интерфейс, обеспечивающий одновременную передачу двоичных данных по нескольким линиям.
Параллельная передача данных между контроллером и ВУ является по своей организации наиболее простым способом обмена.
Для организации параллельной передачи данных помимо шины данных, количество линий в которой равно числу одновременно передаваемых битов данных, используется минимальное количество управляющих сигналов.
В простом контроллере ВУ, обеспечивающем побайтную передачу данных на внешнее устройство (рис. 12.2), в шине связи с ВУ используются всего два управляющих сигнала:
«Выходные данные готовы»
«Данные приняты».
Шина – состоит из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников.
По шине данных передаются данные.
Основной характеристикойшины данных является ее ширина в битах.
Ширина шины данных определяет количество информации которых можно передать.
Шина адреса – шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы ввода/вывода, для указания физического адреса слова в ОЗУ или в устройстве ввода/вывода (или начала блока слов), к которому центральный процессор или устройство желает обратиться.
Основной характеристикой шины адреса является ее ширина в битах.
Ширина шины адреса определяет объем адресуемой памяти.
Например, для 16-разр. шины адреса адресуемый объем составит
216=65536 байт (64кБ).
Шина управления – шина, обеспечивающая синхронизацию приема и передачи, а также синхронизацию всех устройств.
Как правило. Системный интерфейс включает три шины: шину данных, шину адреса и шину управления.
Селектором адреса должен вырабатывать сигналы, соответствующие выставленному на шине адреса кода адреса.
Логика управления контроллера обеспечивает селекцию адресов регистров контроллера, прием управляющих сигналов системного интерфейса и формирование на их основе внутренних управляющих сигналов контроллера.