Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Универсальные регистры Регистры АХ, ВХ, СХ и ПХ являются универсальными (их часто называют регистрами общего назначения — РОН); каждый из них может использоваться для временного хранения любых данных, при этом позволено работать с каждым регистром целиком, а можно отдельно и с каждой его половиной (регистры АН, ВН, СН, 1)Н вЂ” старшие (Н18Ь) байты, а регистры А1., В1., С1., ПŠ— младшие (1.отч) байты соответствующих двухбайтовых регистров). Но каждый из универсальных регистров может использоваться и как специальный при выполнении некоторых конкретных команд программы.
В частности: О регистр АХ вЂ” регистр-аккумулятор, через его порты осуществляется ввод-вывод данных в МП, а при выполнении операций умножения и деления АХ используется для хранения первого числа, участвующего в операции (множимого, делимого), и результата операции (произведения, частного) после ее завершения; О регистр ВХ часто используется для хранения адреса базы в сегменте данных и начального адреса поля памяти при работе с массивами; О регистр СХ вЂ” регистр-счетчик, используется как счетчик числа повторений при циклических операциях; О регистр ПХ используется как расширение регистра-аккумулятора при работе с 32-разрядными числами и при выполнении операций умножения и деления, используется для хранения номера порта при операциях ввода-вывода и т.
д. Сегментные регистры Регистры сегментной адресации СЯ, 08, 88, ЕБ используются для хранения начальных адресов полей памяти (сегментов), отведенных в программах для хранения'. О команд программы (сегмент кода — СЯ); О данных (сегмент данных — 08); О стековой области памяти (сегмент стека — 88); О дополнительной области памяти данных при межсегментных пересылках (расширенный сегмент — Е8), поскольку размер сегмента в реальном режиме работы МП ограничен величиной 64 Кбайт. Регистры смещений Регистры смещений (внутрисегментной адресации) !Р, ЯР, ВР, 31, П1 предназначены для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смешений относительно начала сегментов): 1 Варианты адресации ячеек ОП с использованием регистров сегментов и смещений рассмотрены в главе 14 «Программное управление — основа автоматизации вычислительного процесса», раздел «Адресация регистров и ячеек памяти в ПК».
Физическая и функциональная структура микропроцессора 149 О регистр 1Р (1пзсгцсс!оп Ро!псег) — смещение адреса текущей команды программы; (1 регистр БР (Ягаск Ро!псег) — смещение вершины стека (текущего адреса стека); (1 регистр ВР (Вазе Ро!пГег) — смешение начального адреса поля памяти, непосредственно отведенного под стек; [З регистры 51, Р! (Яоцгсе 1пк!ех и Резг!паг!оп 1пдех соответственно) предназначены для хранения адресов индекса источника и приемника данных при операциях над строками и им подобных.
Регистр флагов Регистр флагов Г содержит условные одноразрядные признаки-маски, или флаги, управляющие прохождением программы в ПК; флаги работают независимо друг от друга, и лишь для удобства они помещены в единый регистр. Всего в регистре содержится 9 флагов: 6 из них статусные, они отражают результаты операций, выполненных в компьютере (их значения используются, например, при выполнении команд условной передачи управления — команд ветвления программы), а 3 других — управляющие, непосредственно определяют режим исполнения программы. Статусные флаги: [Э СР (Саггу Г1ая) — флаг переноса. Содержит значение «переносов» (О или 1) из старшего разряда при арифметических операциях и некоторых операциях сдвига и циклического сдвига; 0 РГ (Раг!гу Р!ая) — флаг четности. Проверяет младшие восемь битов результатов операций над данными.
Нечетное число единичных битов приводит к установке этого флага в О, а четное — в 1; С) АР (Ацх!!!агу Саггу Р1ая) — флаг логического переноса в двоично-десятичной арифметике. Вспомогательный флаг переноса устанавливается в 1, если арифметическая операция приводит к переносу или заему четвертого справа бита однобайтового операнда.
Этот флаг используется при арифметических операциях над двоично-десятичными кодами и кодами АБСП; С) ХГ (Лего Р!ад) — флаг нуля. Устанавливается в 1, если результат операции равен нулю; если результат не равен нулю, ЕР обнуляется; (;) ЯР (6!яп Р1ая) — флаг знака. Устанавливается в соответствии со знаком результата после арифметических операций: положительный результат устанавливает флаг в О, отрицательный — в 1; 0 ОГ (Оуегйоц Р!ая) — флаг переполнения.
Устанавливается в 1 при арифметическом переполнении: если возник перенос в знаковый разряд при выполнении знаковых арифметических операций, если частное от деления слишком велико и переполняет регистр результата и т. д. Управляющие флаги: ьз ТР (Тгар Г!ая) — флаг системного прерывания (трассировки).
Единичное состояние этого флага переводит процессор в режим пошагового выполнения программы (режим трассировки); 150 Глава 8. Микропроцессоры ц) 1г (1псеггпрг Най) — флаг прерываний. При нулевом состоянии этого флага прерывания запрещены, при единичном — разрешены; (:3 РГ (П!гесВоп Р1ай) — флаг направления. Используется в строковых операциях для задания направления обработки данных.
При нулевом состоянии флага команда увеличивает содержимое регистров 51 и Р1 на единицу, обусловливая обработку строки «слева направо»; при единичном — «справа палевом Интерфейсная часть МП Интерфейсная часть МП предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для приема, предварительного анализа команд выполняемой программы и формирования полных адресов операндов и команд. Интерфейсная часть включает в свой состав: !3 адресные регистры МПП; 1:) узел формирования адреса; С] блок регистров команд, являющийся буфером команд в МП; 0 внутреннюю интерфейсную шину МП; 0 схемы управления шиной и портами ввода-вывода. Некоторые из названных устройств, такие как узел формирования адреса и регистр команды, непосредственно выполняемой МП, функционально входят в состав устройства управления.
Порты ввода-вывода — это пункты системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами. Всего портов у МП может быть 65 536 (равно количеству разных адресов, которые можно представить числом формата «слово»). Каждый порт имеет адрес — номер порта; по существу, это адрес ячейки памяти, являющейся частью устройства ввода-вывода, использующего этот порт, а не частью основной памяти компьютера. Порту устройства соответствуют аппаратура сопряжения и два регистра памяти — для обмена данными и управляющей информацией. Некоторые внешние устройства используют и основную память для хранения больших объемов информации, подлежащей обмену.
Многие стандартные устройства (НЖМД, НГМД, клавиатура, принтер, сопроцессор и т. д.) имеют постоянно закрепленные за ними порты ввода-вывода. Схема управления шиной и портами выполняет следующие функции: О формирование адреса порта и управляющей информации для него (переключение порта на прием или передачу и т. д.); О прием управляющей информации от порта, информации о готовности порта и его состоянии; (з организация сквозного канала в системном интерфейсе для передачи данных между портом устройства ввода-вывода и МП. Схема управления шиной и портами использует для связи с портами кодовые шины инструкций, адреса и данных системной шины: при доступе к порту МП посылает сигнал по кодовой шине инструкций (КШИ), который оповещает все устройства ввода-вывода, что адрес на кодовую шину адреса (КША) является 161 адресом порта, а затем посылает и сам адрес порта.
Устройство с совпадающим адресом порта дает ответ о готовности. После этого по кодовой шине данных (КШД) осуществляется обмен данными. Упрощенная структурая схема микропроцессора показана на рис. 8.4. ! ! ! Интерфейсная час!ь МП физическая и функциональная структура микропроцессора г Операционная часть МП ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Рнс. 8.4. Упрощенная структурная схема микропроцессора ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 152 Глава 8. Микропроцессоры Вопросы для самопроверки 1. Дайте краткую характеристику микропроцессора, его структуры, назначения, основных параметров.
2. Назовите и поясните основные функции, выполняемые микропроцессором. 3. Назовите характерные особенности микропроцессоров С1БС, К18С и к'1.!Ж. 4. Назовите основные модели С1БС МП и дайте их сравнительную характеристику. 5. Дайте общую характеристику микропроцессоров семейства Репгшш. 6. Назовите и поясните важнейшие особенности МП Репггпш 4. 7.
Что такое реальный и защищенный режимы работы МП? 8. Поясните структуру, назначение и основные функции устройства управления. 9. Назовите уровни кэш-памяти современных МП. 10. Поясните назначение кэш-памяти. 11. Поясните структуру, назначение и основные функции арифметико-логнческого устройства. 12. Назовите регистры микропроцессорной памяти и дайте их краткую характеристику. 13. Поясните важность величины тактовой частоты МП.
14. Рассмотрите основные информационные технологии, поддерживаемые МП Репгшш 4Е. ГЛАВА 9 Системные платы Спаленная (зузгеш Ьоап1, БВ), или объединительная, материнская (шогЬег Ьоагд, МВ) плата — это важнейшая часть компьютера, содержащая его основные электронные компоненты. С помощью материнской платы осуществляется взаимодействие между большинством устройств машины. Конструктивно МВ настольного ПК представляет собой печатную плату площадью 100-150 см', на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов, Существуют две основных разновидности конструкции системной платы (СП): О на плате жестко закреплены все необходимые для работы микросхемы — сейчас такие платы используются лишь в простейших домашних компьютерах, называемых одноплатными; О непосредственно на системной плате размещается лишь минимальное количество микросхем, а все остальные компоненты объединяются при помощи системной шины и конструктивно устанавливаются на дополнительных платах (платах расширения), устанавливаемых в специальные разъемы (слоты), имеющиеся на материнской плате; компьютеры, используюшие такую технологию, относятся к вычислительным системам с шинной архитектурой.
Современные персональные компьютеры имеют именно шинную архитектуру. На системной плате непосредственно расположены: С3 разъем для подключения микропроцессора; ьз набор системных микросхем (чипсет, сЬ(рзег), обеспечивающих работу микропроцессора и других узлов машины; 0 микросхема постоянного запоминающего устройства, содержащего программы базовой системы ввода-вывода (Ваз1с 1прис-Оисрпг Яузтеш — В105); О микросхема энергонезависимой памяти (питается от автономного расположенного на МВ аккумулятора) по типу используемых в ней полевых транзисторов называемая СМО5. О микросхемы кэш-памяти 2-го уровня (если они отсутствуют на плате микропроцессора) или 3-го уровня; [3 разъемы для подключения модулей оперативной памяти; 154 Глава 9. Системные платы С1 наборы микросхем и разъемы для системных, локальных и периферийных интерфейсов; С1 микросхемы мультимедийных устройств и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
