Общие принципы построения микропроцессорных систем.

ВВЕДЕНИЕ

Структура ЭВМ

Представляет собой абстрактную модель которая устанавливает, состав, порядок и принципы взаимодействия основных функциональных частей ЭВМ без учёта их реализации. ЭВМ может отличаться конструктивным исполнением, быстродействием, точностью, но все они содержат 5 функциональных устройств. 1) АЛУ - Арифметика Логическое Устройство. 2) УУ — Устройство управления. 3) ЗУ — Запоминающее Устройство. 4) Увв — Устройство ввода.5) Уввыв — Устройство вывода.

АЛУ и УУ составляют процессор, процессор — это основная часть ЭВМ непосредственно осуществляющая процесс обработки данных, и управляющие её работой. АЛУ — это функциональная часть процессора, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций, над кодами чисел и команд. УУ автоматически управляет вычислительным процессом, посылая всем другим устройствам сигналы, предписывающие те или иные действия. ЗУ предназначена для хранения введённой информации, программа вычисления и промежуточных результатов вычисления, и по мере необходимости выводится из него, и передаётся в процессор. После выполнения необходимых преобразований она вновь заноситься в память.

Устройства ввода и вывода обеспечивают ЭВМ связь с внешним миром.

УВВ осуществляет считывание информации (программ и данных) с определённых устройств и представляет считанную информацию в форме электрических сигналов, воспринимаемых в памяти. Уввыв предназначено для автоматического приём результатов вычисления, хранения и выдачи этих данных в виде удобном для дальнейшего использования.

Развитие компьютерной техники.

Типы компьютеров

По условиям эксплуатации компьютеры делятся на 2 типа.

1) Офисные (универсальные)

-Предназначены для решения широкого класса задач, при нормальных условиях эксплуатации.

2) Спецкомпьютеры

-Служат для решения более узкого класса задач, и даже одной задачи. Требующие многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации. Машинные ресурсы спецкомпьютеров часто ограничены, однако их узкая ориентация. Позволяет реализовать заданный класс задач, наиболее эффективно.

Компьютеры делятся на …

А) Мини компьютеры — это машины конструктивно выполнены в одной стойке, объём примерно 5.00 метров кубических, компьютеры выполнен в виде микропроцессора

Б) Мэйнфреймы — это компьютеры, предназначенные для решения широкого класс научно технических задач, и являются сложными и дорогими.

В) Универсальные компьютеры их целесообразно использовать в больших системах при наличии не менее 200-300 рабочих мест, централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходиться 5-6 раз дешевле чем распределённая обработка при, клиент-серверном подходе.

Г) Суперкомпьютер — это мощные компьютеры с производительность свыше 100+ мега флопов. 1 мегафлоп = 1 миллион операций с плавающей точкой в секунду. Они называются, сверхбыстродействующими. Эти машины представляют собой, многопроцессорные или много машинные комплексы, работающие на общею память, и общее поле внешних устройств. Элементная база — это микросхемы сверхвысокой степени интеграции.

РАЗДЕЛ №1

Общие принципы построения микропроцессорных систем.

ТЕМА 1.1: «Базовая терминология микропроцессорной техники»

Основные понятия и определения в области микропроцессорной технике?

Микропроцессор (МП) - это программно управляемое устройство, которое предназначено для обработки цифровой информации и управления, процессом этой обработки, и выполнена в виде одной или нескольких больших интегральных схем (БИС).

Микропроцессорная систем (МПС) - представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, основу которого составляет МП.

Если одна микросхема содержит не только сам процессор, но и сопутствующие ему элементы. То, такая микросхема называется микроконтроллером.

По своей архитектуре микропроцессоры разделяются на несколько типов:

1) Универсальные — это микропроцессоры общего назначения, которые решают широкий класс задач вычисления, обработки и управления, их принято разделять на ЦИСК и РИСК.

ЦИСК — микропроцессоры имеют в своем составе весь классический набор команд с широко развитыми режимами адресации операндов, в то же время РИСК МП используют меньшее количество команд и режимов адресации.

2) Однокристальные микроконтроллеры — применяют в промышленной и бытовой автоматики.

3) Секционированные микропроцессоры — в одной БИС реализуется лишь некоторая функциональная часть процессора, секционность БИС МП обуславливает значительную гибкость возможность наращивания разрядности данных и создание специфических технологических команд.

Процессоры цифровой обработки сигналов — предназначены для решения задач звуковых сигналов и Т.Д.

Электронная система — это любой электронный узел блок прибор или комплекс обработки информации.

 

------------пропущенная тема---------------

ТЕМА 1.2:

«Шинная структура связи и режимы работы МПС»

-- Составьте типовой МПС.

Основными функциями процессора является обработка данных и управления, обработка включает пересылку данных от одного узла к другому и выполнение операций над ними, а управление определяет, как обрабатывать данные. Для того что бы процессор выполнял свои функции необходимы дополнительные устройства:

а) для хранения команд программы и констант необходимых при вычислениях

б) дополнительные регистры в которых можно было бы размещать промежуточные результаты и другой размещаемый результат; устройства ввода в процессор и вывода результатов обработки.

Память — специализированное электронное устройство, предназначенное для хранения и выдачи информации, представленной в виде цифровых кодов.

Порты ввода-вывода — специализированные микросхемы при помощи которых МПС может общаться с внешним миром.

Порт ввода - это специальное электронное устройство на которое из вне поступают какие-либо электрические сигналы для управления МПС.

Порт вывода выполняет обратную функцию в них процессор записывает различные числа которые затем поступают на внешнее устройство в виде электрических сигналов для управления этими устройствами. Все три части МПС связаны между собой шинами.

Организация шин.

Шина — информационный канал который объединяет все информационные обмен данных в две двоичных чисел.

В конструктивно представляет собой n проводников и один общий проводник (земля).

В параллельной шине n бит информации передается по отдельным линиям одновременно, а в последовательной шине одновременно в одной линии последовательного времени. Параллельные шины выполняют в виде плоского кабеля, а последовательные в виде

коаксиального (на расстояние до ста метров) или волокно-оптического (на большие расстояния).

Все основные блоки МПС соединены с единой параллельной шиной которая называется системной шиной (системной магистралью)

системная магистраль (SB system bus) включает в себя 4 основные шины высшего уровня:

- address bus (ША)

- Data bus (ШД)

- control bus (ШУ)

- Power bus (ШП)

Шина адреса - служит для определение адреса (номера) устройства с которым процессор обменивается информацией в данный момент. Каждому устройству, кроме процессора каждой ячейки памяти в МПС присваивается собственный адрес.

Когда код какого-то адреса выставляется процессором на шине адреса устройство, к которому этот адрес приписан понимает, что ему предстоит обмен информацией.

Шина адреса может быть одно направленной или двух направленной.

Шина данных — это основная шина которая используется для передачи информационных входов между всеми устройствами между МПС.

Обычно в пересылке информации участвует процессор который передает код данных в какое-то устройство или ячейку памяти или же принимает код данных из какого-то устройства или из ячейки памяти, но возможно так же передача информации между устройствами без участия процессора, шина данных всегда двунаправленная.

Шина управления — предназначен для передачи управляющих сигналов. Хотя направление управляющих сигналов может быть разным, но шина управления не является двунаправленной т.к. Для сигнала разного направления используются отдельные линии.

Шина питания — предназначена для питания системы, она состоит из линий питания и общего провода. МПС может быть один или несколько источников питания, каждому напряжению питания, соответствует своя линия связи, все устройства подключены к этим линиям параллельно.

Режимы работы МПС.

Практически любая развитая МПС, поддерживает 3 основных режима обмена по магистрали:

1) Программный обмен — в это режиме процессор является единоличным хозяином, системной магистрали, все операции обмена информацией в данном случае инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке предписано исполняемой программой ни на какие внешние события, не связанные с программой, процессор не реагирует.

2) Обмен по прерываниям — используется тогда, когда необходима реакция МПС на какое-то внешнее событие. Внешним событием может быть нажатие на клавишу клавиатуры или приход по локальной сети пакета данных. Компьютер должен реагировать на это соответственно выводом символа на экран или же чтением или обработкой принятого по сети пакета.

Организовать реакцию на внешние события можно с помощью прерывания т.е. Насильственного перевода процессора с выполнения текущей программы на выполнение экстренно необходимой программы. После выполнения экстренно необходимой программы процессор вновь возвращается к прерванной программе продолжая ее с той точки где его прервали.

3) Прямой доступ памяти — это режим при котором обмен по системной шине идет без участия процессора. –-пропуск--- в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин сигнализируя запросившему устройству что обмен в режиме ПДП можно начинать. В этом случае требуется введение в систему дополнительного устройства (контроллера ПДП), которая буде осуществлять полноценный обмен по системной магистрали без всякого участия процессора, причем процессор предварительно должен сообщить контроллеру ПДП откуда ему следует брать информацию и куда ее следует помещать. Когда пересылка информации будет закончена процессор вновь подключается к шинам.

ТЕМА 1.3: «Архитектура МП»

МП — состоит из 3 основных блоков: АЛУ, блок внутренних регистров и УУ.

Для передачи данных между этими блоками используется внутренняя шина данных.

АЛУ выполняет одну из главных функций МП — обработка данных. Операции выполняемые АЛУ большинства МП следующие: сложение,

--вычитание

и или, исключающие или, инверсия, сдвиг вправо, сдвиг влево, приращения, положительное и отрицательное.

Важная и составная часть МП - регистры. Каждый регистр можно использовать для временного хранения одного слова данных, некоторые регистры имеют специальное назначение другие — многоцелевое, они называются регистрами общего назначения (РОН) и могут использоваться программистом по его назначению. Количество и назначение регистров в МП зависит от его архитектуры.

Аккумулятор — это главный регистр МП при различных манипуляций с данными. Большинство арифметических и логических осуществляется путем использования АЛУ и аккумулятора. МП может выполнять некоторые действия над данными непосредственно в аккумуляторе. Данные поступают в аккумулятор с внутренней шины МП в свою очередь аккумулятор может посылать данные на эту шину.

Количество разрядов аккумулятора соответствует длине слова МП, но некоторые МП имеют аккумуляторы двойной длинны в дополнительные разряды, появляющиеся при выполнение некоторых арифметических операций. Буферный регистр предназначен для временного хранения (буферирования данных) это набор регистров, используемых в качестве запоминающих устройств так как АЛУ может совершать операции с содержимым РОН без выхода на внешнюю магистраль адресов и данных то они происходят гораздо быстрее чем операции с внешней памятью. Регистр состояния предназначен для хранения результатов некоторых проверок, осуществляемых в процессе выполнения программы.

Указатель стека предназначен для хранения адреса последнего во времени поступления элемента стека.

Стек — набор ячеек памяти, откуда данные или адреса выбираются сверху по принципу:

1 - поступивший последним.

Счетчик команд — обеспечивает формирование адреса очередной команды, записанной в памяти перед выполнением программы, счетчик команд необходимо загрузить адресом памяти, указывающим на первую команду программы. Этот адрес посылается по адресной шине к схемам управления памятью, в результате чего считывается ее содержимое по указанному адресу, далее эта командам передается в специальный регистр МП называемый регистром команд.

После извлечения команды из памяти МП автоматически дает приращение содержимому счетчика команд, это приращение счетчик команд получает в тот момент, когда МП начинает выполнять команду только что извлеченную из памяти => с этого момента счетчик команд содержит адрес следующей команды регистр команд содержит команду в процессе его дешифрирования и выполнения, входные данные поступают в регистр из памяти по мере последовательной выборки команд.

УУ поддерживает требуемую последовательность функционирования всех остальных его звеньев. по сигналам УУ очередная команда извлекается из регистра команд, при этом определяется что необходимо делать с данными, а затем обеспечивается последовательность действий при выполнении поставленной задачи.

Дешифратор команд осуществляет декодирование команды находящийся в регистре команд и вырабатывает сигналы необходимые для ее выполнения.

УУ принимает решение, когда и в какой последовательности другие устройства могут пользоваться внутренней шиной данных.

Регистр адреса памяти при каждом обращении к памяти МПС указывает адрес области памяти подлежащей использованию МП выход этого регистра называется адресной шиной и используется для выбора области памяти или регистра устройства ввода-вывода (порта).

В течении выборки команды из памяти регистр адреса памяти и счетчик команд имеют одинаковое содержимое. В процессе выполнения команды содержимое регистра адреса памяти зависит от выполняемой команды если в соответствии командой МП должен произвести еще одно обращение к памяти, то регистр адреса памяти подлежит вторичному использованию в процессе обработки этой команды.

Система шин позволяет организовать связь с внешней средой — устройством ввода-вывода и ЗУ.

 

Архитектура МПС

понятие архитектуры МПС определяет ее составные связи и взаимодействие.

Существует два основных

особенностью фоннеймавской архитектуры является то является то что программа и данные находятся в общей памяти осуществляется по одной шине данных и команд

отличительные черты

1) архитектура процессора проще т.к. не требует от него одновременного обслуживания шин, контроля обмена по 2 шинам сразу

2) гибкое распределение памяти.

3) память имеет большой объём, что позволяет решать сложные задачи

4) невысокое быстродействие (пересылка команд и данных по магистрали одновременно происходить не может, она должна производится по очереди)

Гарвардская архитектура:

память данных и память программ разделена и имеют отдельную шину данных и шину команд что позволяет повысит быстродействие МПС.

Отличительные черты:

1)...Валера по двум шинам одновременно

2) нет гибкого распределения памяти между данными и командами, что ограничивает круг решаемых задач

3) память данных и память команд имеет малый объем

4) высокое быстродействие за счет одновременной передачи команд и данных по разным шинам.

 

Тема 2.1

<<Классификация систем памяти>>

системы памяти классифицируются по разным признака:

по физическим действиям ЗУ, цилиндрических Магнитных обменов (нефритовых наконечников

б) Электронные;

в) Магнитные;

г) На устройствах с зарядовой связью;

д) Ультразвуковые линии задержки;

е) Криогенные;

ж) Голографические

2) По способу хранения информации:

А) статические — хранимая информация остается

неподвижной по отношению к носителю информации (например, ЗУ если триггер установлен в единицу, то это состояние сохраняется до тех пор, пока не будет произведен сброс триггера или будет выключено питание)

б) динамические — информация находится в движении относительно носителя (например, ЗУ на полупроводниковых конденсаторах — информация хранится в форме наличия или отсутствии заряда, из-за утечек постепенно уменьшается заряд поэтому требуется постоянное восстановление заряда и конденсатор периодически подключают к источнику питания, кроме того при каждом обращении к ячейки динамической памяти происходит ее регенерация — восстановление данных).

 

Классификация систем памяти

Типы микросхем памяти

Основная память состоит из ПЗУ двух видов и постоянного ПЗУ.

ОЗУ предназначена для хранения переменной информации оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения вычислительных операций с данными. Процессор может выбрать из ОЗУ код команд и данные (режим считывания) и после обработки поместить в ОЗУ поместить полученный результат (режим записи) причем возможно размещение в ОЗУ новых данных на месте прежних, которые в этом случае перестают существовать.

В ПЗУ информация заносится предварительно и входе работы процессора может только считываться:

1. программируемые маскированием (масочные) (программирование ПЗУ в процессе его изготовления используя маскирование поверхности при изготовлении диодов).

Основой таки ПЗУ является диодная матрица, представляющая собой решетку из горизонтальных и вертикальных шин которые в определенных местах соединяются между собой через диоды. Горизонтальные шины вместе с диодами — это ячейки ЗУ их число определяется количеством слов хранящийся в ПЗУ вертикальные шины — считывающее их число равно количеству разрядов в слове на схеме соединены те считывающее шины где записан 0.

2. 'ktrnhbxtcrb однократно программируемые ПЗУ. Бис ПЗУ изготавливают со всеми элементами памяти причем, в цепи каждого диода размещается участок проводника из легко плавкого металла. БИС ПЗУ помещают в специальную установку — программатор, которая в автоматическом режиме последовательно пропускает импульсы тока определенной амплитуды длительности и частоты по тем адресам и разрядным шинам где нужно разрушить перемычку, при этом диод отключается от соответствующей разрядной шине. На схеме наличие перемычки — на разрядной шине 0, а ее отсутствие 1.

Репрограммируемых ПЗУ допускают неоднократное изменение его содержимого.

Стирание осуществляется ультрафиолетовым облучателем либо воздействием электрических сигналов процедура программирования таких ПЗУ обычно предполагает два этапа;

1. сначала производится стирание содержимого всех или части ячеек, а затем происходит записной информации.

2. Новый вид репрограммируемых ПЗУ — это флешь память (электрическая запись и электрическое стирание в самом компьютере)

3. программируемые логические матрицы.

В настоящее время выпускается БИС содержащие блок конъюнкции или блок дизъюнкции, элементы НЕ, дополнительные выводы, элементы настройки, Информационные цепи.

Такие БИС обладают возможностью изменения ее внутренней структуры таким образом, чтобы она обеспечивала реализацию заданных логических функций (программируемые соединения плавкая перемычка), таким образом изменяя соединение входных шин со столбцами конъюнкции дизъюнкции и инверсии, с выходными шинами можно реализовать большое число различных систем логических функций.

Построение модулей ПЗУ.

Полупроводниковые ПЗУ имеют различную организацию причём число адресуемых ячеек памяти и длинна записываемого слова ограничивается числом выводов в корпусе данного вида.

При необходимости увеличить длину слова нужно включать несколько БИС с общей адресацией, тогда каждая БИС добавляет 4-е бита к слову. При необходимости увеличить число слов в модуле используют имеющийся вход выбора кристалла ЦС. Линия ЦС подключится к линии дешифратора и запараллелится в каждой строке. Одноименные линии данных запараллелится в каждом столбце. Линии адреса включатся параллельно для одновременного обращения ко всем БИС ПЗУ (По строкам и столбцам).

Задача. Построить модуль ПЗУ ёмкостью 1 килобайт на БИС ПЗУ ёмкость 256*4.

 

Организация стековой памяти

В первом типе памяти новое слово заносится верхнею ячейку ранее занесенные данные проталкиваются в низ, при считывании – наоборот последнее слова выталкивается верх первого. В случии организации типов стеков FIFO новое слово заносится в верхнюю ячейку ранее записанные слова выталкиваются в низ. Для адресации стека используются специальные регистры адресы, которые называется указателем стека

Адресация стека типа LIFO с помощью УС

Перед началом работы указатель стека заносится в адрес ячейки ОЗУ в которую будет записываться первое слово. Дальнейшая адресация осуществляецца автоматически путем увеличения или уменьшения адреса на единицу, при выполнении операций записи стека (команда PUSH) или его чтения (команда POP). Физический процесс записи и считывания данных происходит точно также, как в обычной памяти с произвольным доступом.

В результате правильного выполнения операций сохранения – восстановления регистра процессора, когда число записанных и считанных слов = стек приходит в исходное состояние. В том случии, когда число слов, записанных в стек и считанных и стека не равны может произойти сбой в работе программы. Верхушка стека при такой организации остаётся пустой.

 

Архитектура МП i8080.

Структура МП i8080

Микросхема i8080 представляет собой однокристальный 8-ми разрядный МП с фиксированной системой команд и применяется в качестве центрального процессоры в устройствах обработки данных и управления.

МП имеет 16-ти разрядную шину адреса и 8-ми разрядную шину памяти. Адресное пространство памяти и внешних устройств разделены – 64 килобайт памяти и 256 внешних устройств. (Для адресации внешних устройств используется только 8-мь младших разрядов шины адреса)

МП способом осуществлять под управлением процессора работать в режимах ПДП и прерываний (Количество векторов прерываний 8)

Форма представления чисел – дополнительный код с фиксированной запятой имеет возможность работать с двоично-десятичными числами.

Максимальная тактовая частота 2,5 мегагерца. Напряжение питания +12 вольт, +5 вольт,-5 вольт. Взаимодействие всех узлов в МП организует устройство управления и синхронизации (УУ) – с жёсткой логикой.

Арифметико–логическое устройство (АЛУ) – представляет собой комбинационную схему на основе сумматора и логических элементов, которое сигналами с выходов УУ настраивается на ту или иную арифметическую или логическую операцию – суммирование, вычитание, и, или, исключающие или, не, сдвиг и др. Свою работу АЛУ выполняет с вспомогательными элементами:

· Буферными регистрами Бр1 и Бр2

· Структура признаков (РП)

· Системой логической коррекции СДК (используется для работы с двоично-десятичными кодами при арифметических операций)

По результатам операций в АЛУ формируется признаки которые записываются в программно доступный регистр признаков (РП) (Регистр флагов, регистр состояния). РП имеет 8 разрядов, 5 из которых хранят признаки результата.

Регистр признаков МП i8080

Програмнно доступным средствами МП относится внутренние 8-ми разрядные регистры ABCDEHL.

Регистр аккумулятора А – используется в большинстве команд, реализующих двух местные операции, при этом один из операндов находится аккумуляторе результат так же всегда помещается в аккумулятор.

Регистры ABCDEHL используется для хранения промежуточных результатов констант адресов, данных и тому подобное они так же могут используется как 16-ричные регистровые пары. BC пара B; DE пара B; HL пара H.

Пара H обычно используется для хранения адреса памяти в этом случии в команде нет об ходимости явно указывать адрес данных. Содержимое любого регистра можно переслать в другой регистр записать в память загрузить из памяти использовать в качества операнда в арифметических и логических операциях.

При указании регистров в команде каждому регистру присвоен код.

Коды регистров МП i8080

SSS – адрес источника;

DDD – адрес приёмника;

Указатели стека SP (специальный шестнадцати разрядный регистр) хранится адрес вершины стека в специальной области памяти, используемой для временного хранения данных и адресов.

К программно доступным средствам относится программный счётчик ПЦ – это регистр содержащий адрес следующей команды которая будет выбрана из памяти после выполнения текущей. Обычно содержимое ПЦ автоматически увеличивается на 1 при выборке каждого очередного байта команды обеспечивает тем самым доступ к следующему байту. Специальными командами можно изменять содержимое ПЦ.

Регистры временного хранения WZ используется для приёма и временного запоминания второго и третьего байт команд перехода передаваемых с внутренней магистрали МП в счётчик команд. Эти регистры являются программно не доступными.

Шестнадцати разрядный регистр адреса RA принимает и хранит в течении одного машинного цикла адрес команды или операнда и выдает его через буфер адреса(BA) на однонаправленную 16 шину адреса HA.

Работа с регистрами поддерживается мультиплексорам (M) схемой выбора регистра(SVR) и буфера адреса(BA). Восьми разрядный поступает в регистр команд (RK) дешифруется дешифратором (LIR) и определяет работу УУ которое синхронизирует взаимодействие всех остальных узлов МП.

Программно доступным средством находящемся внутри МП находится триггер – разрешения прерываний, распределенный УУ который может устанавливается и сбрасывать специальными кодами.

Структура МП i8086

 

 

Микросхема i8086 представляет собой однокристальный 16-ти разрядный МП. С фиксированной системы команд и применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления. МП 16-ти разрядную шину данных и 20-ти разрядную шину адреса. Адресное пространство представляет собой 1 мегабайт (Позволяет адресовать 2²⁰ = 1.048.576 ячеек памяти). Пространство адреса ввода и вывода 64 килобайт (Позволяет 2¹⁶ внешних устройств). МП способен осуществлять обмен данными под управления процессора, работать в режимах ПДП и прерываний (Количество векторов прерываний до 256). Микропроцессор выполняет операции над восемью и шестнадцати разрядными данными, представленным в 2-ом или 2-10 –ом виде может обрабатывает отдельные виды, а также строки и массивные данные. Он имеет встроенные аппаратные средства умножение и деление. Тактовая частота 5,8 или 10 мегагерц. Напряжение питание +5 вольт. В МП i8086 применена конверейная архитектура, которая позволяет смещать во времени циклы исполнения и вывод из памяти кодов программы. Это достигается параллельной работой двух сравнительно не зависимых устройств – Операционного устройства и шинного интерфейса. Операционное устройство выполняет команду машинный интерфейс осуществляет взаимодействие с внешней шиной (Выставляет адреса, считывает кода команд и операнда, записывает результаты вычислений в память или устройство ввода и вывода). Операционное устройство состоит из РОН, предназначены для хранения промежуточных результатов вычисления – данных и адресов. АЛУ с буферными регистрами; Регистров флагов; Схемы управления синхронизации, которая дешифрует коды команд и генерирует управляющие сигналы для всех блоков схемы МП.

РОН делятся на регистры данных и регистры указателей. К регистрам данных относиться 4-е 16-ти разрядные …. Любой из этих регистров состоит из двух 8-ми разрядных регистров, которых можно не зависимо адресовать символическими именами AH, CH, DH (Старшие байты), CL, DL, AL (Младшие байты).

 

4-е сегмента в каждом по 64 килобайта = 4*2¹⁶=2²*2¹⁶=2¹⁸

 

Регистры указатели являются 16-ти разрядными и предназначены для хранения адресов операндов при косвенной адресации: SP – указатель стека б, BP – базовый регистр, SI – индекс источника, DI – источник приемника.

Все РОН можно использовать для хранения данных, но в некоторых командах допускается использования определенного регистра по умолчанию: AX – при умножении, делении, вводе и выводе слов; BX – при трансляции CX, как счетчик циклов строчных команд; DX ­– при умножении и делении слов, вводе и выводе с косвенной адресацией. SP при операция со стеком SDI – при строковых операциях.

Состав операционного устройства входит: 16-ти разрядное АЛУ, способное выполнять арифметический (Включая деление и умножение) и логические операции.

Регистр флага хранит в регистре выполнение арифметических и логических операций и управляющие биты.

r

r

r

r

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

 

Шинный интерфейс состоит из 6-ти байтной регистровой памяти, которая называется очередью команд, 4-х сегментах регистров CS, DS, ES, SS (определяют начальные адреса 4-х сегментов памяти), указатели команд IP, сумматора, а также вспомогательных регистров связи и буферных схем шин адреса очередь адреса работает по принципу FIFO и сохраняет на выходе порядок поступление команд – длина очереди 6 байт.

Если операционное устройство занято выполнения команды, то шинный интерфейс самостоятельно инициирует опережающую выборку кодов команд из памяти в очередь команд. Выборка из памяти очередного командного слова осуществляется, тогда, когда в очереди обнаруживается два свободных байта. Очередь у величает быстродействие в случае последовательного выполнения команд. При выборке команд перехода вызова и возращений из-под программ обработки запросов прерываний очередь команд сбрасывается, и выборка начинается с нового места программной памяти. Одной задачи шинного интерфейса является формирование физического 20-ти разрядного адреса из двух 16-ти разрядных слов.

Система команд i8086

1. Методы адресации МП:8086?

В МП i8086 используются те же методы адресации (Прямая, регистровая, косвенная, стековая), что для и i8080, но косвенная адресация имеет следующие разновидности: базовая, индексная и базово-индексная.

Базовая адресация: эффективный адрес операнда EA(Смещение) вычисляется суммированием содержимого базовых регистров Bx или Bp смещения 8-ми или 16-ти разрядного знакого числа. В частном случаи смещение может и не быть.

 

Задача. Переслать регистр аккумулятора Ax содержимое ячейки памяти, которая расположена в сегменте данных и имеет эффективный адрес (Смещение в сегменте, равной сумме содержимого регистра Bx и числа 2000H).

 

MOV rd, M

MOV AX, [BX+2000]; AX<–DS:[BX+2000]

 

Обратная задача (из аккумулятора в ячейку памяти).

 

MOV [BP+2000]; AX<–DS:[BP+2000]

 

Перед использованием этих команд содержимое регистров DS and BX or BP определяется заранее.

 

Индексная адресация: в качестве адреса смещения используется сумма содержимого индексных регистров SI or DI и смещения в виде числа.

 

Задача. Переслать в регистр аккумулятор AX содержимого ячейки адреса, расположенной в сегменте данных с эффективным адресом равным сумме содержимого регистров SI и числа 5000H.

 

MOV AX, [SI+5000]; AX<–DS:[SI+5000]

MOV [DI+5000]; AX<–DS:[DI+5000]

 

Перед использованием этих команд содержимое регистров DS, SI или DI определяется заранее.

 

Базово-индексная адресация: Эффективный адрес операнда EA равен сумме содержимого базовых регистров BX or BP, индексных регистров SI or DI и смещения – некоторого числа, задаваемого в команде (Числовое смещение может быть отсутствовать).

 

Задача. Переслать в регистр аккумулятор AX содержимое ячейки памяти, расположенной в сегменте данных и имеющей эффективный адрес равный сумме содержимого двух регистров SI and BX.

Решение:

MOV AX, [SI+BX]; AX <– DS:[SI+DI]

Обратная задача:

Решение:

MOV [DI+BP], AX; DS: [DI+BP]<–AX

Перед использованием этих команд содержимое регистров DS или DI, BX или BP определяется заранее.

 

Задача. Записать команду с комментарием пересылки в регистр аккумулятора содержимого регистра памяти которая расположена в сегменте данных с начальным адресом 0120H и имеет эффективный адрес SI 1210H.

Решение:

DS<–<0120H>; SI<–<1210H>; BX<–[1100H]; DS:[SI+BX] –?

MOV AX, [SI+BX]; AX<– DS:[SI+DI]

M.O – косвенное базово-индексная

1) Нахождение сегмента 1210

––––

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Структура ЭВМ

Представляет собой абстрактную модель которая устанавливает, состав, порядок и принципы взаимодействия основных функциональных частей ЭВМ без учёта их реализации. ЭВМ может отличаться конструктивным исполнением, быстродействием, точностью, но все они содержат 5 функциональных устройств. 1) АЛУ - Арифметика Логическое Устройство. 2) УУ — Устройство управления. 3) ЗУ — Запоминающее Устройство. 4) Увв — Устройство ввода.5) Уввыв — Устройство вывода.

АЛУ и УУ составляют процессор, процессор — это основная часть ЭВМ непосредственно осуществляющая процесс обработки данных, и управляющие её работой. АЛУ — это функциональная часть процессора, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций, над кодами чисел и команд. УУ автоматически управляет вычислительным процессом, посылая всем другим устройствам сигналы, предписывающие те или иные действия. ЗУ предназначена для хранения введённой информации, программа вычисления и промежуточных результатов вычисления, и по мере необходимости выводится из него, и передаётся в процессор. После выполнения необходимых преобразований она вновь заноситься в память.

Устройства ввода и вывода обеспечивают ЭВМ связь с внешним миром.

УВВ осуществляет считывание информации (программ и данных) с определённых устройств и представляет считанную информацию в форме электрических сигналов, воспринимаемых в памяти. Уввыв предназначено для автоматического приём результатов вычисления, хранения и выдачи этих данных в виде удобном для дальнейшего использования.

Развитие компьютерной техники.

Типы компьютеров

По условиям эксплуатации компьютеры делятся на 2 типа.

1) Офисные (универсальные)

-Предназначены для решения широкого класса задач, при нормальных условиях эксплуатации.

2) Спецкомпьютеры

-