Развитие архитектуры универсальных микропроцессоров.
Основные блоки 32- разрядного универсального микропроцессора
с архитектурой IA-32.
Этапы развития архитектуры 32-разрядных микропроцессоров фирмы Intel IA-32
|
|
Число |
Максима |
|
|
|
Год |
транзи |
|
||
|
с- |
льная |
Схема |
||
Моде |
начала |
||||
торов |
тактовая |
обработки |
|||
ль |
выпуск |
||||
на |
частота, |
данных |
|||
|
а |
||||
|
криста |
МГц |
|
||
|
|
|
|||
|
|
л-ле |
|
|
|
i386 |
1985 |
275 |
40 |
SISD, ФТ |
|
тыс. |
|||||
|
|
|
|
||
i486 |
1989 |
1,2 |
100 |
SISD, ФТ, ПЗ |
|
млн. |
|||||
|
|
|
|
||
Pentiu |
1993 |
3,1 |
200 |
- " - |
|
m |
млн. |
||||
|
|
|
|||
Pentiu |
1997 |
4,5 |
233 |
- " - + SIMD ФТ |
|
m MMX |
млн. |
||||
|
|
|
|||
Pentiu |
|
9,5 |
|
|
|
1999 |
млн. |
1400 |
- " - + SIMD ПЗ |
||
m III |
(28,1 |
||||
|
|
|
|||
|
|
млн)* |
|
|
|
Pentiu |
* - с учётом кэш-памяти L2 |
- " - |
|||
m 4 |
2000 |
42 млн. |
3800 |
||
|
|
|
|
||
Наличие кэш- памяти на кристалле
нет
да
-" -
-" -
-" - +кэш L2
-" -
Регистры
32-раз рядные с ФТ
- " - +80- разрядные с ПЗ
- " - - " -
- " - +128- разрядные SSE
- " -
Количест |
Количество |
во команд |
конвейеров / |
в системе |
ступеней |
команд |
конвейера |
220 |
– |
- " - |
– |
- " - |
2/5 |
+ 57 |
4/14 |
+70 |
5/11 |
+144 |
9/31 |
Структура универсального микропроцессора c архитектурой IA-32
Процессор |
Блок |
Блок |
|
чисел с |
сегментац |
страничной адресации |
|
фиксированной |
ии |
|
Кэш |
точкой |
|
||
АЛУ |
|
Блок ассоциативной |
памят |
РОН |
|
ь |
|
|
трансляции |
|
|
32 |
|
страничного адреса TLB |
|
|
|
|
Блок управления памятью MMU
Процессор чисел с плавающей запятой FPU АЛУ
РОН |
80 |
Устройство |
|
Управление |
Внутрення |
управления |
|
предвыборкой |
|
|
я |
||
|
|
|
|
|
|
|
магистрал |
|
|
|
ь |
Управление |
|
Буфер команд |
|
защитой |
|
|
|
|
|
|
|
Блок управления
Блок
интерфейс а внешней шины
Внешняя
магистрал
ь
Группы регистров:
-основные функциональные регистры;
-регистры процессора с плавающей точкой;
-системные регистры;
-регистры отладки и тестирования.
Основные функциональные регистры
–регистры общего назначения;
–регистр указателя команд;
–регистр флагов;
–сегментные регистры.
Регистры общего назначения
31 |
16 15 |
|
0 |
||
EAX |
|
|
|
|
|
|
|
(AH) |
AX |
(AL) |
|
EBX |
|
|
(BH) |
BX |
(BL) |
ECX |
|
|
(CH) |
CX |
(CL) |
EDX |
|
|
(DH) |
DX |
(DL) |
ESI |
|
|
|
SI |
|
EDI |
|
|
|
DI |
|
EBP |
|
|
|
BP |
|
ESP |
|
|
|
SP |
|
|
|
32 |
|
|
|
Регистр указателя команд
31 |
16 15 |
0 |
||
EIP |
|
|
|
|
|
|
|
IP |
|
32 
Регистр флагов
31 |
16 15 |
0 |
||
EFLAGS |
|
|
|
FLAGS |
32
Регистр флагов содержит признаки результата выполненной команды, а также разряды, управляющие работой микропроцессора.
К битам состояния регистра флагов относятся: ZF – признак нуля результата;
SF – знак результата;
OF – признак переполнения; CF – флаг переноса;
PF – признак чётности.
В состав флагов управления входят:
IF – флаг разрешения маскированных аппаратных прерываний; TF – флаг ловушки, или трассировки;
NТ – бит вложенной задачи;
IOPL –уровень привилегий ввода/вывода .
|
Сегментные регистры |
|
CS |
Сегмент кода |
|
SS |
Сегмент стека |
|
DS |
Сегмент данных |
|
ES |
Доп. сегмент |
|
|
данных |
|
FS |
- |
‘’ - |
GS |
- |
‘’ - |
16
Регистры процессора с плавающей точкой:
•регистры данных;
•регистры тэгов;
•регистр состояния;
•указатели команд и данных FPU;
•регистр управления FPU.
Тэг определяет содержимое регистра данных с целью оптимизации обработки.
Регистр состояния содержит указатель вершины блока данных, работающего в режиме стека, признаки результата и ошибок, возникающих при выполнении операции в FPU, а также флаг переполнения и антипереполнения стека регистров данных.
Регистр управления управляет округлением (к ближайшему значению, вниз, вверх, к нулю), точностью (длина мантиссы 24, 53 или 64 бита), а также содержит маску признаков ошибок, фиксируемых в регистре состояния.
Указатели команд и данных содержат адрес команды, вызвавшей ошибку, и адрес использованного операнда.