Архитектура микропроцессора

Процессоры К6 фирмы AMD, Pentium Pro фирмы Intel и др. имеют RISC архитектуру - - сокращенный набор простых команд (Reduced Instruction Set Command), которые перекодируются в сложные команды. Это позволяет вести параллельную обработку команд.

RISC-архитектура основана на предпосылке: большинство кодируемых и исполняемых компьютером команд являются простыми. Количество команд, которые может выполнять микропроцессор, сокращено до минимума для увеличения скорости обработки. RISC-процессор обычно работает на 50—75% быстрее, чем его CISC.

Процессоры Pentium фирмы Intel имеют CISC архитектуру - набор сложных команд (Сomplex Instruction Set Command).

CISC процессоры построены на базе микрокода. Микрокод - это последовательность шагов, которые должен выполнить процессор для выполнения одной команды. Микрокод дает разработчикам гибкость при создании набора команд. Однако, процесс выполнения микрокода по интерпретации команды медленнее, чем прямое выполнение команды на аппаратуре, как это реализуется в RISC процессорах. В кристаллах RISC чаще всего вообще нет микрокодных инструкций. Простые методы адресации памяти позволяют осуществить быстрый доступ к памяти на системной плате. В отличие от сложных CISC методов RISC методы не используют сложных вычислений и многократных обращений к памяти. Для RISC процессоров характерно ограниченное количество команд взаимодействия с памятью (чтение и запись), тогда как CISC - команды имеют комбинированные форматы. Большое количество регистров RISC уменьшает число обращений к памяти. В сравнении с CISC - программами, RISC - программы более интенсивно используют внутренние регистры на кристалле, и менее интенсивно - основную память.

Разрядность микропроцессора - число бит обрабатываемых за один такт работы микропроцессором.

Тактовая частота - скорость внутреннего таймера микропроцессора, задающая шаг, с которым проходят операции в процессоре; измеряется в мегагерцах (МГц).

Удвоение частоты - функционирование с частотой, в N раз превосходящей системную. Процессор функционирует на материнской плате, имеющей системную частоту “K” МГц, и выполняет на той же материнской плате внутренние операции микропроцессора с частотой “N*K” МГц.

Математические сопроцессоры FPU (Floating Point Unit) являются специальными схемами, выполняющими вычисления с плавающей запятой на несколько тактов быстрее, чем центральный процессор. Процессоры 486DX и старше имеют встроенные сопроцессоры.

Генератор выдает частоту на которой работает микропроцессор.

Адресное пространство микропроцессора

	Верхняя память (UMA)
Стандартная память (СМА)	Видео память	UMB	Отображаемая память (EM)	UMB	Память BIOS	Высокая память (НМА)	Расширенная память (ХМА)
640 К	1 M					+64К

Стандартная или обычная память(CMA – Conventional Memory Area) – это первые 640*2¹⁰ ячеек по 1 байту, т.е. 640Кбайт памяти, используемых для размещения программ, в режиме эмуляции работы микропроцессора 8088/86, называемом реальным режимом. MS-DOS была создана для работы в реальном режиме.

Верхняя память (UMA – Upper Memory Area) – следующие ячейки памяти до 1Мбайт, используемых для размещения видео памяти, памяти BIOS и памяти адаптеров ПУ (расширение BIOS).

Расширенная или дополнительная память (ХМА – eXtended Memory Area) – это память выше 1Мбайт. Эти адреса памяти доступны для микропроцессора 80286 и выше в режиме, называемом защищенным. Из MS-DOS можно переключаться в защищенный режим и возвращаться обратно используя специальные драйверы. ОС Windows 3.1x, Windows 95,98,NT, OS/2, UNIX и др изначально используют защищенный режим работы микропроцессора. Для обращения к расширенной памяти используется драйвер HIMEM.sys.

Высокая память (HMA – High Memory Area) – это 64Кбайт памяти выше 1Мбайт, используемая микропроцессором 80286 (из-за ошибки при проектировании) и др. в реальном режиме с помощью драйвера HIMEM.sys для размещения программ, например, командой DOS=HIGH.

Отображаемая память (EM – Expanded Memory) – это 4 блока по 16Кбайт, используемые микропроцессором 80386 и выше для отображения данных (но не программ) в адреса расширенной памяти (до 32 Мбайт) с помощью драйвера EMM386.exe. В настоящее время отображаемая память не используется.

Блоки верхней памяти (UMB - Upper Memory Blocks) – это свободные места в верхней памяти, используемые для заполнения адресами из расширенной памяти микропроцессорами 80386 и выше, которые способны к переадресации памяти. Управление верхней памятью осуществляется с помощью драйверов HIMEM.sys и EMM386.exe для размещения программ (до 150 Кбайт), например, командой DEVICEHIGH.

Отметим, что микропроцессоры 80386 и выше могут работать в режиме виртуального процессора 8088/86, имитируя несколько процессоров 8088/86 с разделением адресного пространства для поддержки нескольких виртуальных машин MS-DOS в многозадачной ОС.