Архітектура мікропроцесора

Укрупнено структурна схема МП ВМ 86 отримує дві відносно незалежні час­тини (рисунок 4.26): операційний пристрій ЕU, який реалізовує задані командою опе­рації, і пристрій шинного інтерфейсу ВIU, який здійснює добування команд з памяті, а також звернення до памяті і зовнішніх пристроїв для читання операнда і запису результату.

Це підвищує швидкодію МП, оскільки ці пристрої працюють па­ралельно.

Операційний пристрій ЕU має групу регістрів оперативного призначення, АЛП, регістр індикаторів (ознак) F та блок керування.

Вісім 16-бітових регістрів оперативного призначення (РЗП) беруть участь у багатьох командах. Регістри АХ, ВХ, СХ і DХ використовуються передусім для зберігання даних і допускають окреме використання їх молодших і старших байтів. Регістри SР, ВР, SI, DI використовуються головним чином для зберігання адресної інформації. Відповідність регістрів для ВМ86 і ВМ 80 приведені в таблиці 4.10, де FL-молодщий байт регістра F.

Таблиця 4.10

Регістри ВМ 80	А	В	C	D	Е	Н	L	SР	РС	F
Регістри ВМ 86	АL	CH	CL	DH	DL	ВН	BL	SР	ІР	FL

Інші регістри є неподільними і оперують 16-бітовими словами. Регістри SР і ВР зберігають зміщення адреси в межах біжучого стекового сегмента пам'яті, а індексні регістри SI і DI зберігають адреси відповідно в біжучому сегменті даних і в біжучому додатковому сегменті. Одначе при використанні цих регістрів для адре­сації операндів можлива заміна сегментів пам'яті.

Рисунок 4.26-Структурна схема МП ВМ86

Арифметико-логічний пристрій (АЛП) має 16-ти бітовий комбінаційний сума­тор, при допомозі якого виконуються арифметичні операції, набір комбінаційних схем для виконання логічних операцій, схеми для операцій зсуву і десяткової ко­рекції, а також регістри для тимчасового зберігання операндів і результатів.

До АЛП під'єднаний регістр індикаторів F (рисунок 4.27). Його молодший байт FL повністю відповідає регістру індикаторів МП ВМ80.

			FH								FL
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
*	*	*	*	ОF	ОF	IF	TF	SF	ZF	*	АF	*	РF	*	СF

Рисунок 4.27-Формат регістра індикаторів F

П'ять арифметичних індикаторів СF, РF, ZF, SF і ОF (крім АF) використову­ються для реалізації розгалужених програм.

Призначення арифметичних індикаторів:

СF- індикатор переносу;

АF- індикатор додаткового переносу;

РF- індикатор паритету;

ZF-індикатор нуля;

SF- індикатор знаку;

ОF-ознака переривання, яка дозволяє генерувати програмне перери­вання.

Для керування роботою МП є додаткові три індикатори:

DF-індикатор напрямку обробки ланцюжків:

DF=0- від меншої адреси;

DF=1-від більшої адреси.

ІF-дозвіл на переривання (команди СLI і STI); при ІF=1 дозвіл на переривання по входу INTR; при ІF=0- заборона переривання. ТF-індикатор трасування; при ТF=1 МП переходить в покроковий режим роботи.

Пристрій керування (ПК) дешифрує команди, а також виробляє необхідні ке­руючі сигнали.

Пристрій шинного інтерфейсу ВIU має блок сегментних регістрів, покажчик команд, суматор адреси, конвеєр команд і буфери, які забезпечують зв'язок з шиною. ВIU виконує операції обміну між МП і пам'яттю або портами вводу-виводу, які ініціює операційний блок або сам шинний інтерфейс самостійно, забезпечуючи ви­переджаюче добування кодів чергових команд з пам'яті.

Конвеєр команд має набір байтових регістрів і виконує роль регістра команд, в якому зберігаються коди, вибрані з пам'яті. Довжина конвеєра 6 байтів.

Сегментні регістри зберігають базові (початкові) адреси сегментів пам'яті: кодового сегмента СS, в якому є програма, стeкового сегмента SS, сегмента даних DS, додаткового сегмента ЕS, в якому переважно розміщуються дані. Наявність сегмент­них регістрів обумовлено розподілом пам'яті на сегменти і використаним способом адресації памяті. Хоча МП має 20-бітову шину фізичної адреси пам'яті, він оперує з 16-бітовими логічними адресами, які складаються із базової адреси сегмента і зміщення в сегменті.

Суматор адреси здійснює обчислення 20-бітової адреси.

Вказівник команд ІР зберігає зміщення наступної команди в біжучому кодово­му сегменті. Він є аналогом стандартного лічильника для МП ВМ 80 з тією різницею, що його вміст визначає адресу команди тільки в сукупності з вмістом регістра СS.