sisteme cu microprocesoare unitatea de invatare 3

7/29/2019 sisteme cu microprocesoare Unitatea de Invatare 3

1/8

Arhitectura microprocesoarelor

23

OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 3

Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 3 sunt:

Familiarizarea cu microprocesoare pe 16 bii de uzgeneral, de tip CISC

Tipuri de registre Organizarea memoriei microcalculatorului

3. DEZVOLTAREA FUNCIONALA MICROPROCESORULUIPE 16 BITI DE UZ GENERAL, CISC

3.1. Organizarea funcional a unui microprocesor 16UG tipic

Noile atribute ale acestui tip de microprocesor:1) mai multe procesoare care lucreaza n paralel, cu funcii distincte;2) coada fluxului de instruciuni3) versatilitatea funciilor registrelor: registre multifuncionale:4) registre dedicate registre multifuncionale

a. funcii impliciteb. funcii alternative

5) unitate de calcul al adreselor6) structurarea logic a memoriei


2/8


24

Fig3.1Arhitectura microprocesorului de tip CISCUnitatea de Execuie

- prelucreaza operanzii;- conine registrele generale i ALU;- accept informaiile aferente instruciunilor deja aduse de ctre UIM;- primete operanzii de la UIM;- trimite rezultatele la UIM;- conine unitatea de control al microprocesorului.

Unitatea de Interfa cu Magistrala- furnizeaz (calculeaz) adrese pentru instruciuni i date;- aduce instruciuni din memoria de program i le stocheaz ntr-o memorie special de tipRAM numit coada fluxului de instruciuni;- ntrerupe umplerea cozii de instruciuni cnd se impune aducerea operanzilor sautrimiterea rezultatelor;- realizeaz structurarea logic a memoriei (de pild: organizarea segmentat a memoriei).

3.2. Structura registrelor


3/8


25

3.2.1. Microprocesoare Intel n Mod Real

Exist patru grupuri de registre pe 16 bii (Fig. 3.2).- Primul grup are rol de registre generale, acestea pot fi accesate i pe jumti;- Al doilea grup sunt registre fizice pe 16 bii atribuite de arhitectur, nu pot fi accesate i

pe jumti;- Grupul al treilea de registre sunt dedicate, registrul de fanioane (F) poate fi accesat i pe

bit;- Al patrulea grup sunt atribuite de arhitectur, permit crearea unor subdiviziuni logice

numite segmente.

Fig3.2Registre generalen cazul n care se dorete folosirea registrelor pe 32 de bii (Fig. 3.3), denumirea lor va fiprecedat de litera E (de la "extended").


4/8


26

Fig3.3Registre generale extinseCaracteristicile rezultatului unei operaii sunt semnalate ntr-un registru special denumit

registrul de stare (Fanioane).

Fig3.4Registrul de stare (Fanioane)3.2.2. Microprocesoarele Motorola

Reprezentarea celor patru grupe de registre pe 32 de bii, ale microprocesoarele Motorala(Fig.3.5):

I. registre de date;

II. registre de adrese;III.registre dedicate;IV.registre dedicate.


5/8


27

Fig3.5Harta memoriei a microprocesoarele Motorola

Concluzii ale microprocesoarele CISC1. au un set de registre limitat care ndeplinesc funcii diverse;2. dimensiunea registrelor este dat de dimensiunea operanzilor uzuali de lucru sau a

adreselor;3. au cteva registre dedicate i mai multe multifuncionale;4. la microprocesoarele INTEL sunt registre utilizate pentru segmentarea memoriei iar la

Motorola sunt registre utilizate pentru realizarea a dou nivele de protecie.

3.3. Organizarea memoriei microcalculatorului

- dimensiunea hrii memoriei- formatul memoriei- conveniile de stocare n memorie a datelor care ocup mai mult de o locaie- structurarea logic a memoriei

3.3.1. Microprocesoarele Intel n Modul Real

Pentru a modulariza blocurile de memorie folosite de diverse task-uri i pentru a nu sespecifica pe tot parcursul unui program o adresa logic de 32 de bii, arhitectura procesoarelorIntel folosete procedeul segmentrii. Spaiul de memorie este mprit n blocuri de maxim 64KB n Modul Real (respectiv 1020 =1Mo sau 4 Go n Modul Protejat), blocuri numite segmente.Aceasta permite ca n Modul Real specificarea unei adrese de memorie s se fac prin numai 16bii, considerai ca fiind poziia locaiei respective de memorie fa de baza segmentului n carese afl. Aceti 16 bii formeazadresa efectiv sau deplasamentul (offset).

-adresa fizic: AF adresa logic: AL adr32, compusdin:adresa segment: AS adr16


6/8


28

adresa efectiv: AE adr16

AS este adresa de segment iar AE este adresa efectiv, indicnd poziia n interiorul unuisegment, adic deplasamentul fa de baza segmentului.

Adresa segment nu coincide cu adresa bazei segmentului, aceasta este obinut prin deplasareacu 4 bii spre stnga a adresei de segment.

n cele mai multe cazuri se specific numai adresa efectiv, dar sunt cazuri speciale n care sefolosete adresa fizic, prin specificarea i a adresei de segment (Fig. 3.6).

AFbazeisegmentului = AS 0000

AF = AS0000 + AE

AF = AS0H + AE

Fig3.6Operaiile necesare pentru obinerea adresei fiziceAdresa fizic se obine din dou adrese logice (baz si offset), ceea ce face necesar o operaie

suplimentar de adunare pe 16 bii i implicit o unitate aritmetic destinat calculului adresei.

AS = (CS) | (SS) | (DS) | (ES) [ | (FS) | (GS)]

AE = (SP) | (BP) | (SI) |(DI) | (IP) | (BX) | adr

AS impune:- numrul de segmente realizabile simultan;- tipurile de segmente;- contribuie la stabilirea poziiei absolute a segmentelor;- poziia relativ a segmentelor.


7/8


29

AE impune:- dimensiunea segmentelor

Tabelul 3.1.Modul de calcul a adresei fizice implicite i modificate utiliznd registre implicite i

redirecionate

Destinaia AF implicit AF modificat

Program (CS) 0H + (IP) NU

stiva primar (SS) 0H + (SP) NU

stiva alternativ (SS) 0H + (BP) (CS) 0H + (BP)

(DS) 0H + (BP)

(ES) 0H + (BP)

Date (DS) 0H + AE (CS) 0H + AE

(SS) 0H + AE

(ES) 0H + AE

n care:AE = (BX) | (SI) | (DI) | adr

Redefinirea utilizrii unui segment:- redirecionare- suprapunere

3.3.2. Microprocesoarele Motorola M680xx

Adresa fizic este reprezentat pe 24 bii:

AFadr24

AFAE = (PC) | (Ai)i=0..6 | (USP) | (SSP) | (Di)i=0..7 | adr24

Organizare liniar a memoriei Organizare segmentat a memoriei

Memorie organizat liniar - atribut de arhitectur

- timp de acces- ocuparea hrii memoriei- modularizare

Concluzii la modul de organizare a memoriei1. microprocesoarele CISC (de la generaia a treia) folosesc adresele fizice pentru a

permite accesul la o memorie ct mai mare;2. organizarea memoriei este un atribut de arhitectura pentru microprocesoarele bazate pe

arhitectura Von-Newman;3. formatul memoriei este impus de microprocesor i poate fi octetul, cuvntul sau dublul

cuvnt;


8/8


30

4. organizarea memoriei, la microprocesoarele CISC din generaia a treia, este liniar(adresa fizic - atribut de arhitectur) sau segmentat (adresa logic - atribut dearhitectur);

Subiecte pentru verificarea cunotinelor

1. Indicatorul de stiv primar pentru un procesor compatibil Intel x86 este:b) BP;c) SP;

d) PF;e) IP.

2. Acumulatorul implicit pe 32 de bii pentru microprocesorul Intel 8086 este:a) AX;

b) AL;c) DXAX;d) DX.

3. Pentru un procesor compatibil Intel x86, registrul SI folosete:a) pentru localizarea informaiilor in stiva hardware;b) pentru stocarea adreselor efective a elementelor irului destinaie;c) pentru localizarea instruciunii curente;d) pentru stocarea adreselor efective ale elementelor irului surs.

4. Se tie c microprocesoarele Intel x86 funcionnd n modul real pot forma n memoriesegmente cu utilizri implicite. Anumite segmente i pot schimba utilizarea implicit folosindun prefix de redirecionare. n aceste condiii, ce tipuri de informaii poate conine segmentulformat cu adresa segment n registrul CS ?

5. Se tie c microprocesoarele Intel x86 funcionnd n modul real pot forma n memoriesegmente cu utilizri implicite. Anumite segmente i pot schimba utilizarea implicit folosindun prefix de redirecionare. n aceste condiii, ce tipuri de informaii poate conine segmentulformat cu adresa segment n registrul SS ?

6. Se tie c microprocesoarele Intel x86 funcionnd n modul real pot forma n memoriesegmente cu utilizri implicite. Anumite segmente i pot schimba utilizarea implicit folosindun prefix de redirecionare. n aceste condiii, ce tipuri de informaii poate conine segmentulformat cu adresa segment n registrul ES ?

7. Comparaie ntre organizarea liniari organizarea segmentat a memoriei. Exemple.

sisteme cu microprocesoare unitatea de invatare 3

Documents