Система с тремя уровнями кэш-памяти

Основной приём ускорения процессов обмена – введения отдельных Кэшей для команд и данных (Разделенная Кэш память), такая Кэш память имеет несколько преимуществ в частности операции могут начинается не зависимо в каждой Кэш памяти, что удваивает пропускную способность системы памяти. Каждый Кэш имеет независимы доступ к основной памяти. Второй эффективной технологией одновременного увеличения проходной способности и уменьшение времени ожидания является применение нескольких блоков (уровней) Кэш памяти. Может быть три и более уровней Кэш памяти.

Рассмотрим систему с тремя уровнями Кэш памяти: Прямо на БИС центрального процессора находится небольшой Кэш для команд

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.

 

Программная модель однокристальных МП.

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.