Оглавление

ВОПРОСЫ к экзамену по курсу "МПСиУ" 2

Оглавление 4

1 Микропроцессорные системы 6

1.1 Типы микропроцессоров 6

1.2 Характеристики МП 6

1.3 Обобщенная структура микропроцессорной системы 7

1.4 Интерфейс 8

1.5 Шинная структура 9

1.6 Типы обмена по системной магистрали. 9

1.7 Магистраль процессора. 10

1.8 Формирование сигналов системной магистрали 12

1.9 Контроллер магистрали 12

1.10 Подключение устройств подсистемы внутренней памяти (ПЗУ) к системной магистрали. 13

1.11 Варианты построения системной магистрали 13

2 Микропроцессоры CISC–архитектуры 14

2.1 Регистры процессора 14

2.2 Регистровая структура 32-разрядного микропроцессора INTEL. 15

3 Сегментированное ЛАП. 17

3.1 Логическая адресация 17

3.2 Структура логического адреса 18

3.3 Преобразование логического адреса в физический 18

3.4 Структура дескриптора 19

3.5 Кэш – память дескрипторов 20

4 Вычисление процессором смещения 20

4.1 Обобщённый формат команды 21

5 Реализация виртуальной памяти 22

5.1 Принципы страничной организации памяти 22

5.2 Преобразование линейного адреса в физический. 23

5.3 Буфер ассоциативной трансляции 24

5.4 Формирование адреса памяти в защищённом режиме 25

6 Многозадачный режим 25

6.1 Аппаратное обеспечение многозадачного режима 25

6.2 Переключение задач 26

6.3 Переключения с задачи на задачу по некоторым внешним событиям (нажатие клавиши) 27

7 Защита в многозадачном режиме 28

7.1 Привилегии 28

7.2 Защита сегментов 29

8 Прерывания в МПС 30

8.1 Виды прерываний 30

8.2 Требования к обработчику прерываний 30

8.3 Вектор и шлюз прерывания 31

8.4 Последовательность обработки прерываний 32

8.5 Организация приоритетной системы прерываний 32

8.6 Каскадное включение КПП 36

9 Подсистема внутренней памяти в МПС 37

9.1 Общая характеристика подсистемы памяти 37

9.2 Блок динамической памяти 38

9.3 Контроллер динамической памяти 39

9.4 Конроллер DRAM (КДП) 41

10 КЭШ-память 41

10.1 Характеристика внешней КЭШ – памяти 41

10.2 Функции контроллера КЭШ - памяти 42

10.3 Каталог контроллера КЭШ 42

11 Режим прямого доступа к памяти 43

11.1 Этапы прямого доступа к памяти 43

11.2 Структура контроллера прямого доступа к памяти 44

11.3 Схема включения КПДП в МПС 47

11.4 Каскадное включение контроллера ПДП 48

11.5 Алгоритм работы контроллера 48

12 Микропроцессоры RISC–архитектуры 50

12.1 Предпосылки появления и особенности RISC -процессоров 50

13 Конвейерная обработка команд 51

14 Конфликты 53

14.1 Структурные конфликты и способы их устранения 54

14.2 Классификация конфликтов по данным и способы их устранения 54

14.3 Конфликты по управлению 57

14.4 Статическое прогнозирование переходов 60

14.5 Точное прерывание в конвейере 60

14.6 Причины прерываний на разных фазах выполнения команды. 60

14.7 Особенности обработки многотактных операций 61

14.8 Поддержка точных прерываний в длинных конвейерах 64

15 Архитектура RISC-МП POWER–PC 64

15.1 Основные элементы структуры МП и их взаимодействие 64

15.2 Внутренняя КЭШ – память в структуре процессора 68

15.3 Основных операций КЭШ–памяти 69

16 Однокристальные микроконтроллеры 71

16.1 Обобщенная структура MCS-51 72

16.2 Организация памяти программ 73

16.3 Организация памяти данных 75

16.4 Система синхронизации 76

17 Межкомандные зависимости 76

18 Динамическое планирование 78

18.1 Динамическая оптимизация с централизованной схемой обнаружения конфликта 78

18.2 Регистр состояния централизованной схемы управления 80

18.3 Методы уменьшения влияния конфликтов по управлению 81

18.4 2-х битная схема прогнозирования. 82

1. Микропроцессорные системы

Микропроцессор - программно управляемый элемент вычислительной техники, выполняющий арифметические и логические операции над двоичными данными, имеющий средства взаимодействия с устройствами памяти и устройствами ввода-вывода.

Микропроцессорная система - любая вычислительная система, построенная на основе микропроцессора.

1. Типы микропроцессоров

• ОМП (однокристальные микропроцессоры)

• CISC архитектура (Complex Instruction Set Computing)

• RISC архитектура (Reduce Instruction Set Computing)

• ОМК (однокристальные микроконтроллеры)

Система команд и архитектура ОМК ориентированы на использование в системах управления, т.е. ориентация на выполнение не сложных научно-технических задач, а на решение задач управления.

2. Характеристики МП

Для сравнения процессоров между собой используют набор параметров:

• Разрядность обрабатываемых данных (8 ~ 64 разряда)

• В процессе работы МП взаимодействует с элементами системы. Каждому элементу присваивается свой номер (адрес). Множество адресуемых элементов, с которыми возможен обмен, носит название адресуемое (адресное) пространство (4 Gb).

• Тактовая частота (до 600 MHz)

• Микроэлектронные технологии, применяемые при изготовлении СБИС

• расстояние между проводниками на плате (0,5 - 0,35 микрон)

• уровень интеграции - количество транзисторов на кристалле (порядка 10 млн)

• рассеиваемая мощность (до 60 Вт)

• размер кристалла (около 300 кв. мм)

• число слоев металлизации платы (до 5 слоев)