ко фирма Intel по маркетинговым соображениям решила изменить имя продукта, назвав процессор Pentium™¹. В последствии семейство процессоров обзавелось 64-разрядным режимом и переродилось в известные сейчас Intel Core i3™, Core i5™, Core i7™.

Тем не менее все эти процессоры по-прежнему обеспечивают полную обратную совместимость с процессором i8086 и его системой команд. Даже на современном Intel i7™можно исполнять программу, написанную для процессора i8086.

Смена названия процессора несколько усложнила жизнь «копировальщикам». Тем не менее мера эта оказалась не достаточно действенной. И по сей день существуют варианты процессоров от AMD, Via, Cyrix, Transmeta и прочих фирм.

Успех процессора i8086 не могли оставить без внимания и в СССР. Уже в 1978 году появился КМ1810ВМ86 — советский вариант процессора. По одной из версий это была не оригинальная разработка, а точная копия процессора i8086, полученная методом послойного травления.

2.2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Процессор КМ1810ВМ86 относится к классу 16-разрядных процессоров т.к. он оперирует 16-разрядными данными, однако шина адреса этого процессора имеет размер 20 бит. Вот некоторые основные характеристики процессора:

–разрядность шины адреса — 20;

–разрядность шины данных — 16;

–адресное пространство — 1 МиБ;

–частота тактовых импульсов — 5 МГц²;

–длительность такта — 0,2 мкс;

–быстродействие — 106 операций регистр-регистр в секунду;

–число команд — 135;

–длинна команд — от 1 до 6 байт.

¹От древнегреческого πέντε — пять. ²У процессора i8086 — до 10 МГц.

26

2.2.1. Структура микропроцессора КМ1810ВМ86

В структуре процессора КМ1810ВМ86 можно выделить три основных блока:

1.Устройство обработки данных (УОД) отвечает за исполнение опера-

ций, осуществляемых процессором (арифметических и логических операций, операций приёма и передачи данных и т.п.).

2.Блок интерфейса (БИ) отвечает за взаимодействие с внешними устройствами и памятью.

3.Устройство управления (УУ) осуществляет общее управление процессором и обработку команд (генерирование последовательности управляющих сигналов для других блоков процессора в зависимости от того какая команда сейчас исполняется.

Структурная схема процессора приведена на рисунке 2.1. На схеме отображены только блоки и соединения при помощи магистралей. Отдельные линии не показаны.

Блок интерфейса

Блок интерфейса, так же иногда называемый устройством сопряжения канала, отвечает за

–формирование физических адресов при различных типах операций;

–выборку команд из памяти и

–выборку операндов команд из памяти или регистров процессора.

Все компоненты блока интерфейса соединены между собой при помощи внутренней 16-разрядной магистрали. Она не соединяется с внутренней шиной данных процессора напрямую. Для передачи данных ис-

пользуется регистр обмена.

Буферная схема адреса/данных (БСАД) участвует при формировании и чтении сигналов на совмещённой шине адреса-данных (СШАД). В процеду-

ре формирования адреса используются регистры, размещённые в банке адресных регистров.

Устройство выборки команд отвечает за получение команд из памяти. Для оптимизации использования памяти команды и их фрагменты загружаются с упреждением и сохраняются в очереди команд, состоящей из

27

Рис. 2.1: Структурная схема процессора КМ1810ВМ86

6 8-разрядных регистров .

Действие блока интерфейса обеспечивается за счёт последовательностей импульсов, вырабатываемых устройством управления. Блок взаимодействует с устройством обработки посредством двух внутренних шин: 16-разрядной внутренней шины данных и 8-разрядной шины команд.

28

Устройство обработки

Устройство обработки предназначено для совершения операций с данными, необходимых для исполнения извлечённых из памяти команд.

По сигналу устройства управления блок интерфейса производит выборку команд и их операндов из памяти (если это требуется). Полученные таким образом команды передаются в устройство обработки через внутреннюю 8-разрядную шину команд.

Дешифратор команд читает полученный код команды и выдаёт управляющие импульсы в арифметико-логическое устройство. Данные, необходимые для выполнения команды извлекаются из банка регистров общего назначения или передаются по внутренней 16-разрядной шине данных.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) содержит в своём составе сумматор, схему умножителя, схемы сдвигов, побитовых логических операций и т.п. Операции, осуществляемые этими схемами могут быть применены к данным по сигналам, вырабатываемым дешифратором команд.

Регистр признаков (РП) содержит отдельные биты, состояние которых указывает на определённые свойства результата выполнения операции. Эти биты могут использоваться для выполнения условных команд.

Регистры общего назначения — набор программно доступных регистров, используемых для хранения промежуточных результатов вычислений. Все регистры общего назначения имеют разрядность 16 бит, но младшие и старшие байты этих регистров так же доступны программно (как отдельные регистры).

2.2.2. Программно доступные регистры

Процессор производит считывание из памяти и исполнение команд, составляющих программу. При этом многим командам для работы требуются данные (например при суммировании чисел необходимо указать какие числа суммировать). Так же результат исполнения некоторых команд должен куда-то сохраняться (иначе в исполнении, скажем, того же суммирования нет никакого смысла).

Поскольку в командах можно указывать с какими регистрами процессора они должны работать, то такие регистры называют программно до-

ступными.

29

Все программно доступные регистры можно разделить на несколько групп:

1.Регистры данных используются для хранения операндов команд, с которыми оперирует АЛУ. Регистры данных являются 16-разрядными, но процессор допускает обращение к старшему и младшему байту этих регистров как к отдельным регистрам.

Помимо выполнения функций аккумуляторов³ регистры данных так же могут выполнять некоторые специфичные функции, проявляющиеся только при выполнении некоторых команд.

Крегистрам данных относятся:

–Регистр аккумулятора (accumulator) ax, составленный из старшего (ah) и младшего (al) байтов. Используется в арифметических операциях.

–Регистр базы (base) bx (bh, bl). Так же дополнительно используется при косвенной адресации.

–Регистр счётчика (counter) cx (ch, cl). Используется в инструкциях сдвига и в повторяющихся операциях.

–Регистр данных (data) dx (dh, dl). Используется в циклических операциях и операциях ввода-вывода.

Надо заметить, что по счастливому стечению обстоятельств буквы регистров образуют последовательность a, b, c, d.

2.Индексные регистры используются в операциях со стеком и других операциях, требующих автоматического уменьшения или увеличения значений при их выполнении. К этим регистрам относятся:

–Регистр базы стека (stack base) sb, содержащий адрес, по которому располагается начало стека.

–Регистр указателя стека (stack pointer) sp, содержащий адрес, по которому расположено последнее значение в стеке.

–Регистры индексов источника si (source index) и приёмника di (destination index), используемые в строковых операциях.

3.Сегментные (segments) регистры, участвующие в формировании физических адресов памяти. К сегментным регистрам относятся:

³Так называется регистр, в который помещается результат операции.

30