Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Он подключается к шинам адреса/данных, а также к некоторым линиям шины управления и действует как вспомогательный процессор (арифмеп>ический сопроцессор). Сопроцессор 8087 контролирует командный поток, и в случае обнаружения специально зарезервированного кода команды он выполняет, а основной МП игнорирует ее. Сопроцессор может с повышенной точностью выполнять все арифметические операции и вычислять значения таких сложных математических функций, как логарифмические, тригонометрические и обратные тригонометрические функции; возведение в степень; извлечение корня и др. Следует особо подчеркнуть, что сопроцессор не может работать изолированно от центрального МП, но вместе они образуют мощный тандем, обеспечивающий в задачах численной обработки в Р0 — 50 раз более высокую производительность.
Отметим также, что и в 16-разрядных МП в целях экономии числа внешних выводов ИС часто применяется описанное ранее мультиплексирование шин данных и адреса. 32-разрядные МП имеют от 60 до нескольких сотен контактов (МП Репппш — 296, Репппш Рго — 387 контактов), расположенных либо по всем четырем сторонам корпуса, либо в узлах прямоугольной сетки, условно нанесенной на его поверхность ( матричное размещение выводов). Как правило, шина адреса таких МП также состоит из 32 проводников, поэтому современные 32-разрядные МП обладают весьма большим диапазоном адресации памяти (4 Гбайт).
Об их исключительно высокой производительности можно судить, хотя бы по типичным значениям частоты тактового генератора 100; 133; 16Г> и даже 200 мГц (вместо 10 мГц для лучших образцов 16-разрядных МП). При разработке 32- разрядных МП описанные выше тенденции по дальнейшему совершенствованию организации вычислительного процесса получили свое дальнейшее развитие и привели к использованию в них так называемой кэи~-памяп>и и другихдополнительных средсгвуправления памятью. Кэш-памятьк> называют сверхбыстродейспкующу>о памяп>ь для хранения в ней наиболее часто адресуемых команд и данных.
Дело в том, что для большинства используемых программ характерна тенденция более частого обращения к одним и тем же адресам памяти, и содержимое по этим адресам ( вместе с самими адресами) заносится в кэшпамять, которая либо встраивается в сам МП, либо помещается между МП и основной памятью. Прн выполнении программы кэш-память опРеделяет, не совпадает ли запрашиваемый МП адрес с ее содержимым. В 321 случае совпадения (удачного "попадания") команда считывается быстродействующей кэш-памяти без обращения к относительно медлен. ной основной памяти. При достаточно высоком проценте удачных папа даний достигается заметное увеличение быстродействия всей системы Очевидно, чем больше кэш-память. тем больше и удачных попаданий (объем кэш-памяти современных МП может достигать сатен кбайт ).
Двполпительные средства управления пал~ятью обеспечивают эф фективное распределение областей памяти между различными програм мами (и их данными), а также их защиту от наложения друг на друга, Обычно ани встраиваются в сам МП или выполняются в виде отдельных ИС. К наиболее популярным 32-разрядным МП относятся уже упоминавшийся ранее МП 1п(е1 80386 и его последующие модификации ((803860Х; более дешевый 180386БХ; экономичный 18038681.).
1п(е1 80486 и его модификации, 1п(е1 Реп(шш и описанные ранее все ега модификации вплоть до Репйшп Рга; Мо(ога1а МС68020; ХБ32032 фирмы "г(а((опа1 Велисоп()пс(ог": 780000 фирмы "Ул1од" и др. Все 32-разрядные МП могут работать с сопроцессорами ( например, использовать указанный ранее 1п(е1 80287 или более совершенный арифметический сопроцессор 80387), а микропроцессоры 1486 ( кроме 1486ЯХ ) даже имеют встроенный арифметический сопроцессор Относительна недавно семейство специализированных микропроцессоров пополнилось еще одним новым видом — ера(ринеекии еепгроцеееоро.и, предназначенным для широкого применения в видеомониторах (дисплеях ) ПЭВМ, издательских системах, а также системах компьютерного моделирования и обработки изображений.
Г рафические сопроцессоры оптимизированы на выполнение операций. связанных, например, с получением перемещающихся изображений и зрехмерной графикой. Естественно, что такие графические операции ани выполняют намного быстрее основного МП Основной МП посылает графическому сопроцессору специальные команды или даже подпрограммы, которые тот выполняет, работая с ним параллельно, что существенна увеличивает быстродействие всей системы. Одним из первых графических сопроцессоров была ИС (82786.
предназначенная для рабагы с 32-разрядным МГ) (80386. Наиболее популярным графическим сопроцессором, используемыч в современных 1ВМ-савместимых компьютерах, является ИС ТМБ34020 фирмы Техая 1пя(гшпепй. Она имеет в своем составе 32-раз ряднас АЛУ, тридцать один 32-разрядный регистр, сумматор, локальную память и кэш-память команд емкостью 512 байт. Конвейерны" принцип обработки команд позволяет совместить в сопроцессоре абра щения к локальной памяти. необходимые вычисления и выполнение 322 графических команд.
ИС ТМБ34020 работает с тактовой частотой 40 МГц. При работе с интенсивными вычислениями при цифровой обработке изображений, трехмерной графикой и т.п. в ней предусмотрена возможность подключения до четырех дополнительных арифметических графических сопроцессоров ТМЯ34082. При подключении арифметического сопроцессора ТМ834082 производительность ИС ТМЯ34020 увеличивается примерно в 4 раза. Вопрос 7.3. Чем определяется разрядность МП? Варипнты оагвета.
7.3.1. Числом проводников его внешней шины данных. 7.3.2. Числом проводников его внешней шины адреса. 73.3. Числом проводников его внешней шины управления. Вопрос 7.4. Чем определяется предельно возможный объем памяти, к которой может адресоваться МП '. Варисгнты ответа: 7.4.1.
Числом ячеек памяти ЗУ. 7.4.2. Сложностью программ, которые МП должен выполнять. 7.4.3. Разрядностью его шины данных. 7.4.4. Разрядностью его шины адреса. Вопрос 7.5. Каково назначение рабочих регистров МП? Вприаггты отвегггп: 7.5.1. Рабочие регистры служат для расширения памяти МС .
7.5.2. Рабочие регистры хранят коды команд, которые должен выполнять МП. 7.5.3, Рабочие регистры хранят адреса команд, которые должен выполнять МП. 7.5.4. Рабочие регистры содержат элементы данных, обрабатываемые МП. 7.3. БАЗОВЫЕ КОМАНДЫ МИКРОПРОЦЕССОРОВ До сих пор в основном говорилось об адпаратныл. гредгтвал МС. Для эффективного применения МС не менее важна и роль соответствуюагего ггро,унг имгноео обесггеченггя — совокулносгни уггрсгвяяюгггггл и вычигягонеяьньг х ггроерпмлг, и гггаклсе средств пвпго.тшгггзагггги згасшов ил ггодеоггговкгг и онгладкгг Для полного представления о возможностях любого МП, кроме внутренней архитектуры, необходимо также изучить его систему команд.
Мпгггггннпя колгпндп нредсиигв'гяеггг гнобогг некоагорьггг двоггнный код, укпгываюггггггг мггкроггроггессору, какую онерпнию он гхо г,ясегг выноянингь, едезсрпнянгся привлекаемые дяя зтгнг оперпигаг дггнные и куда 323 должен быть помещен ее результат. Для различных семейств МП кои кретные машинные коды комаНд могут различаться, полный же их на. бор часто называют системой команд (современные МП могут иметь до нескольких сотен команд ). Поскольку МП способен воспринимать только длинные цепочки би тов, работать с которыми утомительно, для удобства используют более компактную запись команд в виде кода с основанием 3 или 16.
Чаще всего ( например, для МП семейства 1п(е1 ) применяют 16 - ричный. код позволяющий для каждого байта записывать всего лишь две 16-ричные цифры. 16-ричное кодирование имеет очевидное преимущество перед двоичным, однако для сложных и длинных программ и оно неудобно Написание, чтение и отладка программ еще более упрощается при ис пользовании записи команд в мнемокоде, когда каждой команде при. сваивается определенный набор букв, напоминающий действие этол команды ( например, мнемоника МОЧ~ соответствует команде пересылки данных ), Такие машинно-ориентированные языки программирования ЛЛ7 называют ассемблерами (для разных семейств МП могуг быть свои ассемблеры) Прн помощи специальной программы цепочка команд затем автоматически переводится в двоичные коды, причем этот процесс очень напоминает обычный перевод со словарем иностранного текста. Безусловно, набор команд конкретного МП всегда отражает индивидуальные особенности его архитектуры, тем не менее для всех МП можно выделить базовый набор команд, состав и число которых необходимы и достаточны для написания программы любой сложности.
При изучении системы команд любого МП удобно группировать их по некоторым специфическим признакам. Например, в зависимости от выполняемых функций все команды базового набора могут быть отнесены к одной из следующих групп: команды передачи данных (из памяти в регистр и наоборот, пересылка из регистра в регистр); арифметические и логические команды (сложение и вычитание, для более совершенных МП вЂ” умножение и деление, сравнение, сдвиг разрядов влево или вправо, логические операции И. ИЛИ, НЕ и др.), команды переходов из одной точки программы в другую (в то" числе, так называемые, условные переходы по результатам предыдушей операции и т.п ), команды управления (работой МП; вводом — выводом, работа со сте ком идр) * От слова шоче (англ.) — перемещать, двигать. Другой способ разделить команды на группы — по количеству различных данных, используемых командой для выполнения ее действия. Любое необходимое для некоторой операции данное в общем случае называют операндом, различая при этом такие понятия, как операнд-источник и операнд-приемник.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
