3. Логічна структура мікропроцесора

Логическая структура микропроцессора, т. е. конфигурация составляющих микропроцессор логических схем и связей между ними, определяется функциональным назначением. Именно структура задает состав логических блоков микропроцессора и то, как эти блоки должны быть связаны между собой, чтобы полностью отвечать архитектурным требованиям. Срабатывание электронных блоков микропроцессора в определенной последовательности приводит к выполнению заданных архитектурой микропроцессора функций, т. е. к реализации вычислительных алгоритмов. Одни и те же функции можно выполнить в микропроцессорах со структурой, отличающейся набором, количеством и порядком срабатывания логических блоков. Различные структуры микропроцессоров, как правило, обеспечивают их различные возможности, в том числе и различную скорость обработки данных. Логические блоки микропроцессора с развитой архитектурой показаны на рис. 2.3.

При проектировании логической структуры микропроцессоров необходимо рассмотреть:

1. номенклатуру электронных блоков, необходимую и достаточную для реализации архитектурных требований;

2. способы и средства реализации связей между электронными блоками;

3. методы отбора если не оптимальных, то наиболее рациональных вариантов логических структур из возможного числа структур с отличающимся составом блоков и конфигурацией связей между ними.

Сегментные регистры

Сегментные регистры используются при формировании линейных адресов памяти. Вторым компонентом для формирования линейного адреса является смещение

В микропроцессоре 8086 было четыре 16-разрядных сегментных регистра:

• CS — сегментный регистр кода;

• DS — сегментный регистр данных;

• ES — сегментный регистр дополнительных данных;

• SS — сегментный регистр стека.

Начиная с микропроцессора 80386, сегментных регистров стало шесть, но их разрядность не изменилась. «Новичками» стали два сегментных регистра дополнительных данных — FS и GS.

Общие правила использования сегментных регистров процессором таковы:

• для выборки кода команды всегда используется сегментный регистр CS;

• при обращении к стеку всегда используется сегментный регистр SS;

• в строковых операциях при обращении к операнду-приёмнику применяется сегментный регистр ES;

• во всех остальных случаях, если не используется префикс замены сегмента, доступ к памяти осуществляется с использованием сегментного регистра DS. При наличии префикса замены сегмента вместо DS используется указанный префиксом сегментный регистр.

В реальном режиме содержимое каждого сегментного регистра представляет собой номер параграфа — 16-байтового участка памяти, выровненного на границу 16 байт.

В защищённом режиме каждый сегментный регистр делится на три части, как показано на рисунке:

Бит TI в этом случае указывает, какая таблица дескрипторов должна использоваться: нуль соответствуеттаблице глобальных дескрипторов (GDT), единица — таблице локальных дескрипторов (LDT). Поле Index является номером (индексом) дескриптора в таблице дескрипторов; этот дескриптор используется при вычислении линейного адреса. Наконец, поле RPL является запрошенным уровнем привилегий, используемым для контроля прав доступа программы к сегменту . Частным случаем RPL является текущий уровень привилегий — CPL, чьё значение в любой момент времени находится в сегментном регистре CS.