- •Мп и их роль в современных компьютерах, cisc, risc и epic мп:
- •Поэтому, для risc – процессоров характерно:
- •К преимуществам мп с risc – архитектурой можно отнести:
- •Краткая история развития мп семейства х86:
- •4. Перспективы развития микропроцессорной техники.
- •Основные причины и результаты усовершенствования мп семейства х86:
- •Системные регистры мп семейства х86:
- •Дескрипторные таблицы Дескрипторные таблицы
- •Назначение и структура дескрипторов кода и данных:
- •Назначение и структура системных дескрипторов:
- •Назначение и структура дескрипторов шлюзов:
- •Теневые регистры и их назначение:
- •Регистр флагов и назначение его отдельных битов:
- •Принцип формирования линейных адресов в реальном режиме работы мп семейства х86:
- •Принцип формирования линейных адресов в защищенном режиме работы мп в семействе х86:
- •Страничное преобразование адресов, ее назначение и принцип реализации:
- •Источники и разновидности запросов прерываний процессора:
- •Организация системы прерываний в реальном режиме работы процессоров семейства х86:
- •Организация системы прерываний в защищенном режиме работы процессоров семейства х86:
- •Организация общей (базовой) защиты в мп х86:
- •Защита по привилегиям сегментов и ее организация:
- •Защита по привилегиям команд:
- •Принципы организации многозадачного режима работы:
- •Сегмент состояния задачи, его структура и назначение:
- •Принципы, лежащие в основе использования кэш-памяти, и организация кэш-памяти прямого отображения:
- •Принципы организации полностью ассоциативной и множественно-ассоциативной кэш-памятей:
- •Принципы организации целостности данных в подсистеме памяти с кэшированием:
- •Описание блок-схем алгоритмов обслуживания запросов в подсистеме памяти с кэшированием:
- •4. Двухуровневое кэширование.
- •Принципы организации конвейерной обработки сигналов в мп х86:
- •Циклы шины и режимы работы мп х86:
- •2. Реальный режим (r86)
- •3. Защищенный режим (p – режим)
- •4. Виртуальный режим (v86)
- •5. Режим smm
- •Принципы организации пакетного режима обмена информацией:
- •Основные особенности микроархитектуры Intel Sandy Bridge и ее структурная схема:
- •Сущность принципа «динамического исполнения команд»:
- •Структурная схема ядер мп Sandy Bridge и их функционирование:
- •Необходимость и общие принципы функционирования блока предсказаний ветвлений:
- •Необходимость предварительного и основного декодирования инструкций х86 в мп микроархитектуры Sandy Bridge:
- •Функционирование системы обнаружения программных циклов и суть работы блока pcu в мп микроархитектуры Sandy Bridge:
- •Сущность технологий макро- и микрослияний инструкций и микрокоманд в мп микроархитектуры Sandy Bridge:
Циклы шины и режимы работы мп х86:
Напомним что задача, которая должна быть выполнена компьютером, представляется ему в виде программы. Программа состоит из определенной последовательности инструкций или команд. Команды программы кодируются двоичными словами и размещаются в памяти компьютера. Основной целью функционирования компьютера является последовательное извлечение из памяти и выполнение команд программы.
Выполнение операции по извлечению из памяти и выполнению одной команды, а также и интервал времени, требующийся для этого, носит название командного цикла.
За время одного командного цикла процессор может обращаться к памяти, или периферийным устройствам, несколько раз, поскольку кроме выборки самой команды, в командном цикле может потребоваться выборка операндов и запоминание результата.
Однократный обмен информацией между процессором и памятью, или процессором и периферийным устройством носит название машинного цикла (цикла шины) или цикла магистрали.
Таким образом, командный цикл процессора состоит из одного или нескольких машинных циклов. Машинный цикл, в свою очередь, реализуется за один или несколько тактов (тактовых интервалов) – периодов частоты синхронизации тактового генератора микропроцессора.
В общем случае, обмен информацией между процессором семейства Х86 и другими устройствами системы обработки информации осуществляется при помощи трех основных шин:
Двунаправленной 32 – разрядной (или 64 разрядной для процессоров Pentium +) шины данных – DB – (Data Bus);
Шины адреса (в процессорах i386, i486 и Pentium – 30 двунаправленных линий А31…А2 и 4 однонаправленных линии выбора байтов BE3…BE0, а в процессорах Pentium Pro + - 33 двунаправленные линии А35…А3 и 8 однонаправленных линий выбора байтов BE7…BE0) – AB – (Address Bus);
Шины управления с одно – и двунаправленными сигнальными и управляющими линиями – CB (Control Bus).
Совокупность этих трех шин иногда называют магистралью.
Современные процессоры семейства Х86 могут быть использованы в трех рабочих режимах функционирования:
реальном – R-режиме (Real Mode - RM), или режиме R86;
виртуальном – V-режиме (Virtual Mode - VM), или режиме V86;
защищенном – P-режиме (Protected Mode - PM).
Кроме того, в них предусмотрен также дополнительный, специальный режим системного управления - SMM (System Management Mode).
Основным рабочим режимом процессоров этого семейства является защищенный режим, при котором максимально используются все возможности, заложенные при их создании. Основными из них считаются следующие.
Аппаратно поддерживаемый многозадачный режим функционирования.
Введение виртуальной памяти (до 64 терабайт).
Страничная организация памяти, позволяющая более эффективно использовать адресное пространство.
Организация системы защиты ОС и прикладных программ пользователя от несанкционированного доступа или случайных ошибок.
Основной смысл введения реального и виртуального режима работы заключается в реализации преемственности всех процессоров семейства Х86 с базовым процессором этого семейства – МП 8086, для которого было разработано, в свое время, большое количество программного обеспечения.
Кроме того, реальный режим является режимом, в котором осуществляется инициализация процессора для работы в основном, защищенном, режиме.
Непосредственно после включения напряжения питания процессора, или же активного сигнала, поданного на вход процессора RESET, осуществляется аппаратный сброс процессора (hardware reset), в результате которого процессор сначала переходит в так называемый вспомогательный режим начальной фазы. В процессе реализации этого режима начальной фазы, процессор, прежде всего, считывает конфигурационную информацию с некоторых входных линий и определяет конфигурацию компьютера: объем основной памяти, состав устройств ввода/вывода, состав внешней памяти. Затем, распределяет системные ресурсы (память, порты ввода/вывода, входы запросов прерывания, входы прямого доступа к памяти), тестирует большую часть оборудования процессора и памяти, устанавливает начальные состояние целого ряда регистров, производит еще целый ряд вспомогательных операций и только после этого автоматически переходит в реальный режим работы.