3. Универсальные микропроцессоры

1. Структура универсального МП. Основные функциональные блоки и их назначение.

Блок интерфейса с внешней шиной позволяет:

- электрическое согласование внутренней магистрали с внешней магистралью;

- формировать необходимых сигналов и принимать необходимых данных из вне;

Буфер команд– буферный регистр, куда пишется несколько последующих команд.

Управление защитой– избегание стандартных ошибок, внутренняя защита (привилегии…).

МП использует:

• 32х разрядную шину управления (ШУ);

• 32х разрядную шину данных (ШД);

• 34х разрядную шину адреса (ША) (А31…..А02, B03, B02, B01, B00 - где: А – данные,B – какие байты в шине в текущий момент передачи активны)

1. Блок обработки с фиксированной точкой. Содержит:

- 32х разр АЛУ, - 8 на 32 разр РОН

2. Блок обработки с плавающей запятой (FPU). Содержит:

- АЛУ для обработки чесел с пл зап

- 8 на 80 разр регистр данных

- специальные регистры

3. Блок управления памятью (MMU).Поддерживает сегментно-станичн организац пам.

Память разбивается на сегменты переменн длины (от 1 до 2^32 байт), кот разбив на стр фикс длины (I486 - 4k). Для получ физич адреса, кот выдается на адресн линии внешн магистр, снач логич-го адреса(блок сегментации), преобразуется в лин, кот затем блоком управл стр-ми преобр-ся в физич.

4. Буфер ассоциативн –трансляц … адреса. Использ для сокращен врем преобр страничн адр

5. КЭШ память. Хранен наиболее часто использ инф (ком-ды, данные),(КЭШ совмещенн)

6. Микропроцессор. Может работать:

- в реальном режиме(однозадачность, фиксир длина сегмента, страниц нет)

- в защищенном режиме(многозадачность, переменная длина сегмента, разбиение на страницы, защита отдельных программ и данных др от др)

1. Регистровая структура 32-разрядного универсального МП.

1. Основные функциональные регистры:

• Регистры общего назначения (РОН);

• Указатель команд;

• Регистры флагов;

• Сегментные регистры;

2. Регистры FPU:

• Регистры данных;

• Регистры тегов;

• Регистры состояний;

• Регистры управлений;

• Указатели команд и данных FPU;

3. Системные регистры:

• Регистры управления;

• Регистры системных адресов;

4. Регистры отладки и тестирования.

Группы 1,2– используются прикладными программистами

Группа 3– используется системными программистами

Группа 4– используется при отладке и тестирование КЭШ памяти

Основные функциональные регистры

Регистры общего назначения (РОН)

Специальные биты указывают, какой разрядности используется регистр (EAX-32 разрядный,AX-16 разрядный,AL(AH)-8-и разрядный).

Используются для хранения промежуточных результатов вычисления, а также как адресные регистры при различных режимах адресации.

Указатель команд

EIP– указатель команд. Содержит смещение относит-но начала сегмента

Регистр флагов:

• Содержит признаки результата выполнения команды;

• обработкой маскируемых прерываний;

• Управляет последовательностью выполняемых задач;

• Управляет вводом/выводом

• Другие задачи

Биты состояний регистров флагов

• ZF– признак нулевого результата;

• SF– знак результата;

• OF– признак переполнения;

• CF– признак переноса;

• PF– признак чётности, дополняет до нечётного числа младший байт результата.

Биты управления (PL – уровень привилегий)

• IOPL(2 бита) –уровень привилегий I/O. С каким уровнем привилегий прогр разрешено выполнять ввод/вывод (3-ий уровень – польз програ, 0 – максим приор). Вв/выв могут выполнять только сист прогр, пользов прогр не могут сами выполнI/O.

• IF–флаг прерываний. Разрешает обработку маскируемых прерываний (EAв МК51)

• TF–флаг трассировки. TF=1 после выполн кажд ком возникает прерыван. Использ отладч.

• NT–вложенная задача– показывает, что задача была вызв из друг прогр, аналог подпрогр. Возврат из этой задачи должен провод-ся по мех-му перекл задач(полн меняется контекст зад).