Экзаменационный билет № 11

1. Механизмы реализации условных переходов в машинной программе.

Условный переход — команда программируемому вычислительному устройствуна изменение порядка выполненияпрограммыв соответствии с результатом проверки некоторого условия.

Наиболее часто условный переход имеет две стадии: на первой происходит сравнение между собой некоторых величин, определяющих условие перехода, на второй выполняется сам переход. Необходимость корректной обработки условных переходов накладывает серьёзный отпечаток на логику работы современных конвейерных процессоров. Условные переходы могут выполняться двумя способами. Выполняемые условные переходы меняют значениесчётчика командпроцессорана вычисленное значение адреса перехода. Невыполняемые — прибавляют к значению счётчика команд число, равное длине текущей команды в байтах, для перехода к выполнению следующей команды. Неправильное определение типа условного перехода может приводить к возникновению существенных задержек в работеконвейераи соответственно к большой потери производительностикомпьютера.

2. 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.