Реферат: Процессоры I80x86. Общий обзор - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Процессоры I80x86. Общий обзор

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 333 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ОБЗОР ПРОЦЕССОРОВ I 80 X 86 ВВЕДЕНИЕ Процессоры фирмы INTEL являют ся не самым лучшим решением для персональных компьютеров , но благодаря тому , что i 80х 86 наследуют все св ойства предыдущих моделей - они получили самое широкое распространение в мире . Наряду с INTEL анал огичные процессоры выпускают и другие фирмы - AMD , Tex as Instruments , Cyrix , NexGen , Motorola и другие . Многие из них отличаются не только количеством элеме нтов на кристалле , но и системой команд , архитектурой. 1. КРАТКИЙ ОБ ЗОР ПРОЦЕССОРОВ ФИРМЫ INTEL 1.1 ПРОЦЕССОР i 8086 В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором i 8086. Размер его регистров был увеличен в два раза , что дало возможность увеличить производ ительность в 10 раз по сравнению с 8080. Кроме того , размер информационных шин был увели чен до 16 разрядов , что дало возможно сть увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него в два раза . Размер его адресной шины также был сущес твенно увеличен - до 20 бит . Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти . Как прямой потомок i 8080, i 8086 унаследов ал большую часть множества его команд . Регистры этого процес сора были разработаны таким образом , что о ни могли обрабатывать как 16-ти битные знач ения , так и 8-ми битные - также как это делал i 8080. Память i 8086 была также доработана специальным образом . Ве сь мегабайт оперативной па мяти не представлялся единым полем , а был разделен на 16 сегментов величиной по 64К. Таким обр азом , память 8086 можно было представить , как объединенную вместе память нескольких i 8080. i 8086 работал с каждым сегментом по отдельнос ти , не позволяя большим информационным структурам п ереходить через границы сегментов. В некотором см ысле i 8086 опередил свое время . Малые компьютеры основывались на 8-ми битной архитектуре , память была очень дор ога , требовались дополнительные 16-ти битные микросхемы . Использование этого процессора предполагалось в 16-ти битных устройствах , которые не оправдывали свою цену в то время. 1.2 ПРОЦЕССОР i 8088 Через год после презентаци и 8086, Intel объявил о разработке микропроцессора i 8088. Он я влялся очень похожим на i 8086: 16-битные регистры, 20 адресных линий , тот же набор команд - все то же , за исключением одн ого, - шина данных была уменьшена до 8 бит . Это позво ляло полностью использовать широко распространен ные в то время 8-битные элементы технического о беспечения. Как шаг назад в истории разработки микропроцессоров i 8088 мог потеряться в истории , как это было с i 8085, не реши IBM реализовать свой первый персональный компьютер на его базе . Выбор IBM б ыл объясним . Восьми битная шина данных поз воляла испол ьзовать имеющиеся на рынке микросхемы . Шестнадцати битная внутренняя струк тура давала важные преимущества по сравнению с су ществующими микропроцессорами . Как приемник 80-го микропроцессора , i 8088 мог понимать незначительно доработ анные программы , работающи е с CP/M. По большому счету , все эти преимущества были временными , а в некоторых случаях и иллюзорными . Но восьми битный чип был еще и не дорогим . Последнее явилось более важным аргум ентом , чем 16-битные регистры и легко адапти руемые программы CP/M. Итак , i 8088 явился базой для разработки семейства малых компьютеров . Он подгото вил почву для быстрого создания совместимых настольных компьютеров. Потенциально 8086 был в два раза производительней , и почти полностью совместим с i 8088. Микро процессоры i 8088 и i 8086 совместимы , но не взаимозаменяемы . Восемь дополнительных бит данных требовали 8-ми дополнительных проводов . Таким образом подключение этих двух микросхем было различным. Компьютер разрабатывался либо под один микропроцессор , либо под другой. Вот неко торые выдержки из технического описания IBM PC XT: Сердцем системной платы является микропро цессор Intel 8088. Этот процессор представляет собой в ерсию 16 - битного процессора Intel 8086 с 8-битным выходо м на внешнюю магистраль и является програ ммно совмес тимым с процессором 8086. Таким образом , 8088 поддерживает 16-битные операции , включа я умножение и деление , и поддерживает 20-бит ную адресацию (до 1 Мбайта памяти ). Он также работает в максимальном режиме . Поэтому в систему может быть добавлен сопроцессор. Процессор работает с тактовой частотой 4.77 МГц . Эта частота , которая получается из частоты кварцевого генератора 14.31818 МГц , делится на 3 тактовым генератором процессора и на 4 для получения сигнала цветности 3.58 МГц , не обходимого для цветного телеви д ения . При тактовой частоте 4.77МГц цикл обмена по магистрали 8088 составляет четыре периода п о 210 нс . или 840 нс . Цикл вода /вывода требуе т пяти тактов по 210 нс . и составляет 1.05 мк с. Процессор поддерживается набором многофункци ональных устройств обеспеч ивая четыре кан ала 20-битного прямого доступа к памяти , три 16-битных канала таймеров-счетчиков и восемь приоритетных уровней прерывания... ЦП 8088 компьютера IBM PC производит выборку ко манды по адресу , интерпретирует ее , выполняет действие , требуемое эт ой командой , (на пример , сложение двух чисел ), затем переходит к выполнению следующей команды . Если следую щая команда не направит процессор 8088 непосредс твенно к определенной ячейке памяти , чтобы выполнить записанную там команду , процессор будет двигаться от одной команды к другой по ячейкам памяти , расположенным последовательно (шаг за шагом ). Наиболее сущ ественная разница между пошаговым выполнением программы (последовательности команд ) и пошагов ой работой компьютера заключается в том , ч то компьютер IBM м ожет выполнять около миллиона таких шагов в секунду... По мере того , как появились микропр оцессоры , состоящие из многих тысяч дискретных элемент ов , появилась возможность реализации дополнительных функций в рамках одной микросхемы . При разработке компьютер а , помимо микропроцессора , использ уются и другие дополнительные устройства : кон троллеры прерываний , таймеры и контроллеры ши н . Функции этих устройств технически можно реализовать в одном корпусе с микропроцесс ором . Однако эти возможности никогда не ре ализ у ются на практике . Микропроцессор , как и все дополнительные устройства , мож ет использоваться не только в компьютерах. По мере развития компьютерной индустри и , рынком была проведена оптимизация разделен ия функций между устройствами . И каждое ус тройство разв ивалось в направлении реализ ации своих функций . Intel продолжал совершенствовать свои микропроцессоры . В 1982 году был предст авлен микропроцессор i 80186. Этот чип стал базовым для создания целого ряда совместимых компьютеров и реализации турборежима . Так ж е был создан микропроцессор i 80188 - приемник i 8088 . 1.3 ПРОЦЕССОР i 80286 Презентация IBM персонального ком пьютера AT в 1984 году сфокусировала все внимание на другой микропроцессор - i 80286. Сам по себе микро процессор был представлен еще в 1982 году . Естественно у 8086 и 80286 много общего, но i 80286 обладает такими дополнительными качествами , которые сразу привлекли присталь ное внимание всех связанных с компьютерной индустрией . Новый микропроцессор использует полную 16-разрядную шину данных и 16-битн ы е внутренние регистры . Он был разрабо тан для работы с частотой в 6 Мгц , а затем 8 и 10 Мгц . Более того , i 80286 способен р еализовывать свои функции быстрее , чем это следует из простого роста частоты. В конечном счете , самым большим пре имуществом i 80286 был о то , что он имел способность работа ть с дополнительной памятью . Вместо 20-разрядной адресной шины i 8088/ i 8086 , i 80286 имел 24-разрядную шину . Эти дополнительные 4 разряда д авали возможность увеличить максимум адресуемой памяти до 16 М. i 80286 позволил та кже использов ать виртуальную память . Название говорит само за себя , что виртуальная память организуе тся не на каких-то отдельных физических чи пах . Более того , информация хранится где-то во внешней памяти , но система обеспечивает к ней прямой доступ . i 80286 снабжен специальными средствам и , которые дают ему возможность отличать , к реальной или виртуальной памяти относится любой байт . Эти средства реализуются допо лнительными схемами , включенными в микропроцессор. Они дают возможность работать с 1Г памяти , вклю чающую в себя 16М физической памяти и 1008М вир туальной. Теоретически i 80286 должен был преодолеть барьер адресуемой памяти в 1М , который был установлен предыдущи ми моделями . Но в действительности эта воз можность не была реализована. Проблема была частич но в тради циях , а частично в совместимости . Ко време ни появления i 80286 IBM PC имела гарантированный успех . Для i 8088, i 8086 было разработано огромное программное обеспечение . Отк аз от использования этих разработанных програ мм ставил под сомнение использов ание нового чипа . Для обеспечения совместимости с ранее разработанными чипами разработчики i 80286 обеспечи ли его работу в двух режимах : в реальн ом и защищенном . Реальный режим был скопир ован с режима работы i 8086. Причем разработчики р аботали так добросове стно , что внесли в реальный режим и ограничение по использ ованию только 1М памяти. Чтобы использовать улучшенные возможности Intel 80286, фирма разработала защищенный режим . Хотя отсутство вала программ ная совместимость с i 8086, этот режим позволял использ овать все 16М и даже 1Г виртуальной памяти в программах , работающих в защищенном режиме. Точно так же как и i 8086 в свое время , i 80286 давал такие огромные ресурсы памяти , потре бность в которых ещё не назрела к тому времени . Поэтому этот режим не сразу бы л призна н широким кругом пользователей . Потребовалось почти три года , прошедших с момента презентации перво й АТ и появлением операционной системы OS/2, работающей в этом режиме, и ознаменовавшей собой начало его широкого применения. Имелись две причины ме дленной популяризации защищенного режима . Для программист ов , работающих в DOS, существенным являлся вопрос перехода между реальным и защищенными режимами . Intel разр аботал переход между режимами только в одном направлен ии . Микропроцессор начинал работу тол ько в реальн ом режиме , когда происходило тестирование все х 16М памят и , но для использования этого ресурса необ ходимо было перейти в защищенный режим . Иначе поль зователь мог довольствоваться только 1М памят и . Обратного перехода от защищенного режима к реаль ному не существует - требуется перезагрузка. Кроме того , защищенный режим реализовыв ал только частично чаяния программистов . Вся огромная память i 80286 была разделена на сегменты по 64К . Вместо того чтобы свободно использовать весь ресурс памяти , программ истам приходилось мудрствовать , чтобы преодолеть эти барьеры между сегментами. 1.4 ПРОЦЕССОР i 80386 i 80386 был создан в 1985 году . i 80386 был соз дан при полной ясности всех требований , пр едъявляемых к микропроцессорам и компьютерам . i 80386 имел все пол ожительные качества своих предшественников . Все микрокоды i 80286 входили во множество микрокоманд i 80386. Поэт ому старое программное обеспечение могло использоваться с i 80386. Но вместе с тем у i 80386 были дополнительные возможно сти . Особенно привлекала во зможность рабо тать без ограничения связанного с сегментацие й памяти. Размеры регис тров и шины данных были увеличены до 32 бит . Информация передавалась и обрабатывалась в два раза быстрее, чем у 16-битного i 80286. С самого начала разработчи ки 80386 ставили перед собой задачу создать быстрый чип . При его создании использовалась CHMOS технология . Пер вые i 80386 начали работать с наивысшей частотой , достигнутой для i 80286. За тем появилась 20 Мгц модель . В 1985 году предел был отодвинут до 25 Мгц . А вскоре и до 3 3 Мгц. С увеличением шины данных до 32 бит , число адресных линий также было увеличено до 32. Само по себе это расширение позволило ми кропроцессору прямо обращаться к 4Гб физическ ой памяти . Кроме того , он мог работать с 16 триллионами байт виртуальной пам яти . Микропроцесс ор имел все необходимое для реализации по следнего. Огро мное преимущество давал способ организации па мяти i 80386. К ней можно было обра щаться , как к одному большому полю , доступному для программ . То есть структуры данных и программы могли б ыть объемом в целую память. Разделение памяти на сегменты возможно , но не обязательно . Сегменты могут быть произвольны , а не ограничены по 64К. Кроме того , i 80386 снабжен 16 байтами кэш - памяти . Это специально встроенное поле памяти используется для хранени я нескольких команд микропроцессора . Независимо от производимых микропроцессором расчетов , спец иальная схема загружает в эту память код программного обеспечения , прежде чем в не м появится необходимость . Эта небольшая кэш-память помогае т процессору работать более проворно без задержек , связанных с ожиданием загрузки очередной команды из оперативной памяти. Для того чтобы обеспечить совместимость с предыдущими микропроцессорами и с огромной биб лиотекой DOS-программ i 80386 был разраб отан таким образом , чтобы б ыть , как можно больше п охожим на i 8086 и i 80286. Как и его предшественники, i 80386 позволял работать в защищенном режиме с ограничением адресуемой памяти в 1М . В это м режиме он загружал и выполнял все п рограммы , разработанные на процессорах предшеству ющих поколений. С реального режима i 80386 мог быть переведён в защищенный режим , где он функционировал подобно 80286, за исключением объёма памяти . В этом режи ме в распоряжении программиста было больше памяти , и он мог более гибко манипулировать ею , потому что мог изменять размеры сегм ента . В противоположность i 80286 - i 80386 мог перехо дить из одного режима в другой без пе резагрузки машины , а посредством команд программного обеспе чения. Новый режим , названный виртуальным режимом 8086 (Virtual mode), давал i 8 0386 осо бенно большие свободы по использованию многоз адачных ОС . В этом режиме этот процессор работал н е как один 8086, а как неограниченное их к оличество в одно и тоже время . Этот ре жим позволял процессору разбивать память на множество виртуальных машин , каждая из которых работала так , как будто она б ыла отдельным компьютером на 8086 чипе. 2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ i 80286 Микропроцессор i80286 предусматри вает 24-разрядную адресацию , 16-разрядный интерфейс памяти , расширенный набор команд , функции ПД П и прерываний , аппаратное умножение и деление чисел с плавающей запятой , объедине нное управление памятью , 4-уровневую защиту пам яти , виртуальное адресное пространство на 1 гиг абайт (1 073 741 824 байта ) для каждой задачи и два режима работы : режим реальной адреса ции , совместимый с микропроцессором i8086, и режим защищенной виртуальной адресации. 2.1 Режим реальной адресации В режиме реальной адресации физическая память микропроцессора представляет собой не прерывный массив объемом до одного мегабайта . Ми кропроцессор обращается к памяти , генерируя 20-разрядные физические адреса . 20-разрядный адрес сегмента памяти состоит из двух частей : старшей 16-разрядной переменной части и младшей 4-разрядной части , которая всегда равна нулю . Таким образом , адреса сегм е нтов всегда начинаются с числа , кратного 16. В режиме реальной адресации кажд ый сегмент памяти имеет размер 64 Кбайта и может быть считан , записан или изменен . Если операнды данных или команд попытаются выполнить циклический возврат к концу се гмента , може т произойти прерывание и ли возникнуть исключительная ситуация ; например , если младший байт слова смещен на FFFF, а старший байт равен 0000. Если в режиме ре альной адресации информация , содержащаяся в с егменте , не использует все 64 КБайт , неиспользуе мое про с транство может быть предо ставлено другому сегменту в целях экономии физической памяти. 2.2 Режим защиты Режим защиты предусматривает расширенное адресное пространство физической и виртуальной памяти , механизмы защиты памяти , новые оп ерации по поддержк е операционных систем и виртуальной памяти . Режим защиты обеспе чивает виртуальное адресное пространство на 1 гигабайт для каждой задачи в физическом а дресном пространстве на 16 Мегабайт . Виртуальное пространство может быть больше физического , т.к . любое и с пользование адреса , который не распределен в физической памяти , вызывает возникновение исключительной ситуации , требующей перезапуска. Как и режим реальной адресации , реж им защиты использует 32-разрядные указатели , сос тоящие из 16-разрядного искателя и ко мп онентов смещения . Искатель , однако , определяет индекс в резидентной таблице памяти , а не старшие 16 разрядов адреса реальной памяти . 24-разрядный базовый адрес желаемого сегмента памяти получают из таблиц памяти . Для п олучения физического адреса к базов о му адресу сегмента добавляется 16-разрядное смещение . Микропроцессор автоматически обращаетс я к таблицам , когда в регистр сегмента загружается искатель . Все команды , выполняющие загрузку регистра , обращаются к таблицам памяти без дополнительной программно й поддержки . Таблицы памяти содержат 8-байтовые значения , называемые описателями. 2.3 Сопроцессор i 80287 Математический сопроцессор i80287 п озволяет ему выполнять скоростные арифметические и логарифмические операции , а также триго нометрические функции с высокой точностью . Сопроцессор работает параллельно с микропроцес сором , это сокращает время вычислений , позволя я сопроцессору выполнять математические операции, в то время как микропроцессор занимается выполнением других функций . Сопроцессор работает с с е мью типами числовых данн ых , которые делятся на следующие три класс а : - двоичные целые числа (3 типа ); - десятичные целые числа (1 тип ); - действительные числа (3 типа ) 2.3.1 Условия программирования i 80287 Сопроцессор предлагает расширенный набор регис тров , команд и типов данных дл я микропроцессора . Сопроцессор имеет восемь 80-р азрядных регистров , которые эквивалентны емкости сорока 16-разрядных регистров в микропроцессор е . В регистрах можно хранить во время вычислений временные и постоянные результаты, что сокращает расход памяти , повышает быстродействие , а также улучшает возможности доступа к шине. Пространство регистров можно использовать как стек или как постоянный набор ре гистров . При использовании пространства в кач естве стекаработа ведется только с двум я верхними стековыми элементами . В следующей таблице показано представление больших и малых чисел в каждом типе данных. ТИПЫ ДАННЫХ Тип данных Ч исло битов Число верных значащих цифр Целое слово 16 4 Кор откое целое 32 9 Длинно е целое 64 19 Упаков анное десятичное короткое 80 18 Действительное длинное 32 6-7 Действ ительное временное 64 15-16 Действительное 80 19 3. Основные характеристики i80386 Микропроцессор 80386 дает разработчику систем большое число новых и эффективных возможнос тей , включая производительность от 3 до 4 миллио нов операций в секунду , полную 32-битную арх итектуру , 4 гигабитное (2 байт ) физическое адресное пространство и внутреннее обеспечение работы со страничной виртуальной памятью. Несмотря на введение в него п оследних достижений микропроцессорной техники , 80386 с охраняет совместимость по об ъ ектному коду с програм мным обеспечением , в большом количестве написанным для его предшественников , 8086 и 80286. Особый интерес п редставляет такое свойство 80386, ка к виртуаль ная машина , которое позволяет 80386 переключаться в выполнении программ , управляемых различными операционными системами , например , UNIX и MS-DOS. Это св ойство позволяет производителям оригинальных сис тем непосредственно вводить прикладное програ м мное обеспечение для 16-битных маш ин в системе на базе 32-битных микропроцесс оров. Объединяя в себе производительность су пермини ЭВМ и низкую стоимость и функцион альную гибкость микропроцессора , 80386 может открыть новые рынки для микропроцессорных систем. Применения , недопустимые прежде из-за не высокого быстродействия микропроцессоров или не экономности использования супермини ЭВМ , ста ли теперь практически осуществимы благодаря 80386. Такие новейшие применения , как машинное зре ние , распознавание речи , ин теллектуальные работы и экспертные системы , бывшие до нед авнего времени в основном на стадии экспе ремента , теперь могут быть предложены на р ынке. Для тго , чтобы удовлетворить требования м будущих применений , мало иметь 32-битные р егистры , команды и шины . Э ти основные свойства являются лишь отправной точкой для 80386. 3.1 32-битная архитектура 32-битная архитектура 80386 обеспечивает программ ные ресурсы , необходимые для поддержки "больши х " систем , характеризуемых операциями с больши ми числами , большим и структурами данных , большими программами (или большим числом пр ограмм ) и т.п . Физическое адресное пространство 80386 состоит из 2 байт или 4 гбайт ; его лог ическое адресное пространство состоит из 2 бай т или 64 терабайт (тбайт ). Восемь 32-битных общи х ре г истров 80386 могут быть взаимоза меняемо использованы как операнды команд и как переменные различных способов адресации. Типы данных включают в себя 8-, 16- или 32-битные целые и порядковые , упакованные и неупакованные десятичные , указатели , строки б ит , ба йтов , слов и двойных слов . Ми кропроцессор 80386 имеет полную систему команд для опера ций над этими типами данных , а также для управлен ия выполнением программ . Способы адресации 80386 обеспечива ют эффективный доступ к элементам стандартных структур данных : массивов , записей , массивов запи сей и записей , содержащих массивы. 3.2 Высокопроизводительная те хнология 32-битная архитектура не гарантирует выс окой производительности . Реализация потенциала ар хитектуры требует новейшей микроэлектронной техн ологии , т очного разделения функций и в нимания к внешним операциям кристалла , в о собенности к взаимодействию процессора с памя тью . Включение этих свойств обеспечивает 80386 сам ую высокую произвидительность по сравнению с любым другим существующим микропроцессором. Микропроцессор 80386 реализован с помощью технологии фирмы Intel CH MOSIII - технологического процесса , объединяющего в себе возможности высокого быстродействия технологии HMOS с малым п отреблением тех нологии кмоп . Использование геометрии 1,5 мкм и слоев м еталлизации дает 80386 более 275000 тра нзисторов на кристаллле . Микропроцессор 80386 разделен внутри на 6 ав тономно и параллельно работающих блоков с соответст вующей синхронизацией . Все внутренние шины , со единяющие эти блоки , имеют разрядность 32 бит . Ко нвейерная организация функциональных бло ков в 80386 допускает временное наложение выполне ния различных стадий команды и позволяет одновременно выполнять несколько операций. Кроме конвейерной обработк и всех команд , в 80386 выполнение ряда важных операций ос уществляется специальными апп аратными узлами . Блок умножения /деления 80386 може т выпонять 32-битное умножение за 9-41 такт син хронизации , в зависимости от числа значащих цифр ; он может разделить 32-битные операнды за 38 тактов (в случае чисел без знаков ) и ли за 43 такта (в случае чисел со знаками ). Регистр группового сдвига 80386 м ожет за один такт сдвигать от 1 до 64 бит. Во многих 32-битных применениях , в та ких как , например, перепрограммируемые ЭВМ коллективно го пользования , требуется преобразование лог ических а дресов в физические и защита памяти с помощью блока управления памятью , БУП . В других применениях , например , в системах упр авления в реальном времени , это не требует ся . Для большинства микропроцессорных систем с 32-битной архитектурой такое разде л ение функций реализуется путем использова ния дополнительного корпуса блока управления памятью . В отличие от них буп 80386 входит в состав процессора , как один из двух функциональных блоков конвейерной структуры . Операционная система , упра вляющая работой Б УП , позволяет , например , системе реального времени обходить страничное п реобраз ование . Введение управления памятью внутрь кр исталла дает повышенную производительность в системах , использующих БУП и не приводит к ее снижению в тех систмах , которые БУ П не ис пользуют . Такие характеристики стали возможны благодаря снижению задержек распространения , использованию внутреннего полупериодного тактирования и п араллельной работы. Еще одно свойство , необходимое в од них применениях и не требующееся в других , это об раб отка больших чисел , в особенности в арифметических операциях с плавающей запятой с одинарной и двойной точностью . Операнды с плавающей запятой имеют большую длину , а необходимый набор команд для операций над ними является довольно сложным ; для реализации с тандартного набора опе раций с плавающей запятой в соответствии со стандартом IEEE754 требуется несколько тысяч тра нзисторов . В этих целях в 80386 имеется аппара тное обеспечение совместной работы с отдельны м математическим сопроцессором . К 80386 может быть подключен математический сопроцессор либо 80287, либо более производительный 80387. Для прик ладного программного обеспечения сопроцессоры пр озрачны ; они лишь расширяют архитектуру 80386 с помощью регистров , типов данных и операций , требуемых стандартом IE E E754. Комбинация 80386 и 80387 может исполнять 1,8 миллион операций. 32-битный процессор , работающий с частото й 16 мгц , имеет большее быстродействие , чем боль шинство быстродействующих памятей , вследствии чег о его производительность может быть ограничен а в ременами доступа к памяти . 80386 был спроектирован так , чтобы с максимальной эфф ективностью использовать как наиболее быстродейс твующие статистические ОЗУ , так и недорогие динамические ОЗУ. Для обращения к быс трой памяти , например типа кэш , 80386 вырабаты вает двухтактный магистральный цикл для адреса /данных . (Памяти типа кэш 80386 могут иметь любой объем от минимального полезног о 4 кбайт до максимального , охватывающего все физическое адресное пространство ). Обращение к более медленной памяти (или к устрой с твам ввода /вывода ) может производ иться с использованием конвейерного формирования адреса для увеличения времени установки данных после адреса до 3 тактов при сохран ении двухтактных циклов в процессоре . Вследст вие внутреннего конвейерного форморования адре с а при исполнении команды , 80386, как правило , вычисляет адрес и определяет следу ющий магистральный цикл во время текущего магистрального цикла . Узел конвейерного формиро вания адреса передает эту опережающую информа цию в подсистему памяти , позволяя , тем са м ым , одному банку памяти дешифриро вать следующий магистральный цикл , в то вр емя как другой банк реагирует на текущий магистральный цикл. 3.3 Обеспечение работы с виртуальной памя тью Виртуальная память позволяет ставить м аксимальный объем программы или группы программ в зависимость от имеющегося адресног о пространства на диске , а не от объем а физической памяти (ОЗУ ), которая в настоя щее время приблизительно в 400 раз дороже . Из вытекающей отсюда гибкости выигрывают изгото вители оборудования (которые мог у т поставлять изделия , отличающиеся лишь в кон фигурациях памяти и в уровне производительнос ти ), программисты (которые могут предоставлять управление хранением программ операционным систе мам и избегать написания программ с перек рывающимися структурами ) и ко н ечные пользователи (которые могут вводить новые и большие по объему прикладные программы , н е опасаясь нехватки памяти ). Виртуальная память реализуется операционно й системой с соответствующей аппаратурной поддер жкой . Микропроцессор 80386 обеспечивает работ у с с истемами виртуальной памяти с сегментной или страничной организацией . Сегментная виртуальная память больше подходит для небольших 16-би тных систем , в которых объем сегмента не превышает 64 кбайт . 80386 обеспечивает работу с сегментами объемом до 4 гб а йт ; поэт ому в большинстве больших систем на базе 80386 системы виртуальной памяти будут использов ать возможность страничного запроса . Для кажд ой страницы 80386 вырабатывает биты присутствия , з анятости или регистрации обращения , которые н еобходимы для эффе к тивной реализации виртуальной памяти со страничными запросами . В случае обращения к несуществующей стра нице 80386 автоматически делает переход к операци онной системе , если операционная система счит ала с диска отсутствующую страницу , 80386 выполняе т команд у повторно . Высокая производ ительность в работе с виртуальной памятью обеспечивается в 80386 использованием внутренней к эш-памяти для хранения страничной информации . Эта кэш-память (называемая буфером просмотра т рансляции , TLB) содержит информацию о распре д елении адресов 32 страниц , использовавшихся последними . Страницы виртуальной памяти 80386 имеют об 'ем 4 кбайт , храня одновременно распределе ние 128 кбайт памяти , буфер TLB позволяет 80386 преобраз овать адреса внутри кристалла , не обращаясь к хранящейся в п амяти таблице страниц . В типичных системах 98-99% поиска адрес ов будет осуществляться через буфер TLB. 3.4 Механизмы защиты Выполняя 3-4 миллиона операций в секунду , 80386 имеет достаточно вычислительной мощности д ля обеспечения самых сложных систем, состоящих из сотен или тысяч программных модулей . В таких системах вопрос заключается не в том , буду т ли ошибки , а в том как их накти и повозможности быстро устранить и наско лько их действие может быть ограничено . Та кие системы могут быть быстро отлажены и сделаны более надежными при серийном освоении , если процессор будет про верять каждую команду по критерию защиты . При этом степень и тип используемой защит ы зависит от конкретного применения . Обычно простые системы реального времени работают достаточно х о рошо без использовани я защиты . Различные требования к защите мо гут быть наиболее полно удовлетворены с п омощью набора выборочно используемых функций защиты , введенных в 80386: разделение адресных пространств задач ; введение 0-4 уровней привилегий ; использ ование привилегированных команд (например ,HALT); разделение сегментов по типам (например , кодовый сег мент или сегмент данных ); введение прав доступа к сегментам и страницам (например , право только чтения или только исполнения ); проверка границ сегмента. Для сохранения максимельной производительн ости все проверки защиты в 80386 выполняются одновременно с выполнением команды. 3.5 Совместимость с микропроцессорами 8086/80286 Два поколения процессоров семейства 86 п редшествуют процессору 80386 - 80286 и 8086, с каждым из них 80386 совместим на уровне двоичных код ов . Благодаря такой совместимости экономятся программные затраты , обеспечивается быстрый выход на рынок и доступ к обширной библиот еке программного обеспечения , написанного для машин на базе ми к ропроцессоров се мейства х 86. Микропроцессор 80386, конечно , может выполнять программы для 8086, он также может одновременно выполнять программы для 80286 и 80386. Однако наиб олее важным свойством совместимости 80386 представляе тся свойство , называемое VIR TUAL 86 ( виртуальный 86), устанавливающее защищенную структуру для 8086 внутри системы задач 80386. Дополняя свойство виртуально го 8086 страничной организацией памяти , 80386 может за крепить за каждой задачей виртуального 8086 1 мбай тное адресное простран с тво в любо й области физического адресного пространства 80386. Более того , если операционная система 80386 обес печивает работу с виртуальной памятью , то задачи виртуального 8086 могут переноситься с ди ска и обратно как любые другие задачи . Таким образом , с в ойство виртуальног о 8086 позволяет 80386 одновременно выполнять программы , написан ные для трех поколений семейства 86. 3.6 Способы адресации Микропроцессор 80386 обеспечивает регистровую и непосредственную адресацию операндов , содержащи хся , соответств енно , в регистрах или к омандах . Eще более важным является способность 80386 обеспечивать различные способы адресации н еобходимые для эффективного обращения к таким элементам структур данных в памяти как массивы , записи (структуры ), массивы записей и запис и , содержащие массивы . При этом программа определяет поле смещения в логическом адресе по одному из способов адресации памяти в 80386. Процессор 80386 вычисляет поле смещения логического адреса по следую щей формуле : смещение = база + (и декс X масштаб ) + от клонение Для вычисления смещения могут быть использованы любые или все переменные базы , индекса и отклонения . Переменные базы и индекса являю тся величинами , хранящимися в общих регисрах , а величина отклонения содержится в коман де . Для хранения базы или ин декса может быть использован любой общий регистр. Величина в индексном регистре может б ыть отмаштабирована (умножена ) коэффициэнтом 1,2,4 или 8, что дает возможность делать ссылки на элементы массива или записи соответствующей длины . Величина отклонения мо жет иметь разрядность 8 или 32 бит и интерпретируется процесспром как величина со знаком в допо лнительном коде. Разумные комбинации базы , индекса и отклонения дают следующие способы адресации памяти 80386: прямая : используется только отклонение ; регистрив ая косвенная : используется т олько база ; базовая : используется база + отклонение ; индексная : используется индекс (в масштабе ); индексная с отклонением : используется инд екс (в масштабе )+отклонение ; базовая индексная : используется база + инде кс (в масштабе ) ; базовая индексная с отклонением : использу ется база + индекс (в масштабе ) + отклонение ; 3.7 Главные типы данных В табл . 3.7.1 перечислены типы данных и команды , обеспечиваемые процессором 80386. В этой таблице приведены только наиболее употребимы е команды . Варианты команд , такие как (в случае циклического сдвига ) циклический с двиг вправо и циклический сдвиг через пер енос , также опущены. Таблица 3.7.1 Главные типы данных и коман ды Тип Р азрядность Команды Целое , п орядковое 8, 16, 32 бит Пересы лка,обмен , преобразован ие , проверка , сравнение,перевод , сдвиг , двойной сдвиг , циклический сдвиг , отрицание , логическое "и ", "или ", исключающее "или ". Сложение , вычитание , умножение , деление , увеличение на 1, уменьшение на 1, перевод (пересылка с расширени е м знака /ноля ) Неупакованное десятичное 1 цифра Коррекция для сложения , вычитания , умножен ия, деления У пакованное десятичное 2 цифры Коррекция для сложения , вычитания Строка (байтов,сл ов, двойных слов ) 0-4гбайт слов , двойных слов Пересылка , загрузка , запоминание , сравнен ие , просмотр , повтор Строка бит 1-4гбит Проверка , проверка и установка , проверка и гашение , проверка и дополнение , просмотр, вставление , изъятие Локальный указатель 32 бит (см . Порядковое ) Глобальный указатель 48 бит Загрузка Примечание . Локальный указатель - 32 битное смещение в сегменте , определенном одной из регистрирова нных пар сегмента /дескриптора . Глобальный ука затель - это полный логический адрес , состоящий из селектора и смещения. Многобайтные элементы могут разме щ аться с любого адреса байта в зависимости от структуры магистрали , для обращения к операндам , размещенным по адресу , не крат ным длине операнда в байтах , могут потребо ваться дополнительные магистральные циклы . Поэтом у для высокой производительности , не за в исящей от структуры магистрали , б ольшинство программ ориентируют словные операнды из двойных слов на границах двойных слов и т.п. 3.7.1 Типы данных математического сопроцессора Математический сопроцессор 80287 или 80387 добавляют к типам данных и коман дам процес сора 80386 свои , приведенные в табл .3.7.1.1 В больши нстве прикладных задач входные величины и получаемые результаты хранятся в виде типо в целых , действительных или упакованных десят ичных , а для промежуточных величин имеется тип данных промежуточ н ое действите льное , расширенный диапазон и точность которо го в сложных вычислениях сводят к минимум у ошибки округления , переполнения и исчезнове ния порядка . В соответствии с такой модель ю математический сопроцессор производит большую часть вычислений над п р омежуточн ыми величинами , хранящимися в его регистрах . При загрузке любого типа данных в регистровый стек , этот тип автоматически меняется на проме жуточный действительный . Промежуточная действительная величина в регистре , в свою очередь , м ожет быть переведе на в любой другой тип с помощью команды запоминания. Таблица 3.7.1.1 Главные типы данных и коман ды математического сопроцессора К оманды Тип Разрядность З агрузка , запоминание , сравнение , сложение , вычитани е , умножение , деление Целое 16,32,64 бит З а грузка , запоминание Упакованное десятичн ое 18 цифр Загрузка , запомонание , сравнение сло жение , вычитание , умножение , деление Действительное 32,64 бит Сложе ние , вычитание , умножение , деление , извлечение к вадратного корня , масштабирование остатка , вычисле н ие части целого , смена знака , вычисле ние абсолютной величины , выделение порядка и мантиссы , сравнение , осмотр , проверка , обмен , арктангенс , 2-1, Y * LOG ( X +1), Y * LOG ( X ), загрузка константы (0.0, П , и т.д .) (80387 добавляет синус , ко синус , синус и косинус , неу порядоченное сравнение ). Промежуточное действительное 80 бит ЗАключение Изобретение процессоров i 80386 и i 80286 было большим шагом в улучше нии архитектуры и производительности процессоров фирмы Intel , сейчас эти процессоры морально устарел и и в основ ном используются о кон троллерах , а так же в бытовой технике. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК В.Л . ГРИГОРЬЕВ “ Микропроцессор i 80486” БИНОМ М осква 1993 М . ГУК “ Аппаратные средства IBM PC ” Питер Санкт -Петербург 1997
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Говорят, не повезёт, если грудь размером меньше, чем живот.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru