Реферат: Микропроцессоры
<span Courier New""> — 1 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New""> КУРСОВАЯ РАБОТА.
<span Courier New""> СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 16-ТИ И 32-Х РАЗРЯДНЫХ
<span Courier New""> МИКРОПРОЦЕССОРОВ.
<span Courier New"">
<span Courier New""> Микропроцессор.
<span Courier New""> Самым главным элементом в компьютере, его«мозгом», является мик-
<span Courier New"">ропроцессор — небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема,
<span Courier New"">выполняющая всевычисления и обработку информации. МП умеет произво-
<span Courier New"">дить сотниразличных операций и делает это со скоростью в несколько
<span Courier New"">десятков или дажесотен миллионов операций в секунду. В компьютерах
<span Courier New"">типа IBM PCиспользуются МП фирмы INTEL, а также совместимые с ними
<span Courier New"">МП других фирм.
<span Courier New"">
<span Courier New""> Каждый МП имеет определенное числоэлементов памяти, называемых
<span Courier New"">регистрами,арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управ-
<span Courier New"">ления (УУ).Регистры используются для временного хранения выполняемой
<span Courier New"">команды, адресовпамяти, обрабатываемых данных и другой внутренней
<span Courier New"">информации (инф.)МП.
<span Courier New""> В АЛУ производится арифметическая илогическая обработка данных.
<span Courier New"">УУ реализуетвременную диаграмму и вырабатывает необходимые управляю-
<span Courier New"">щие сигналы длявнутренней работы МП и связи его с другой аппаратурой
<span Courier New"">через внешниешины МП.
<span Courier New""> Структуры различных типов МП могут существенно различаться,
<span Courier New"">однако с точкизрения пользователя наиболее важными параметрами явля-
<span Courier New"">ются архитектура,адресное пространство памяти, разрядность шины дан-
<span Courier New"">ных,быстродействие. Архитектуру МП определяет разрядность слова и
<span Courier New"">внутренней шиныданных МП. Первые МП основывались на 4-разрядной
<span Courier New"">архитектуре.Первые ПЭВМ использовали МП с 8-разрядной архитектурой,
<span Courier New"">а современные МПоснованы на МП с 16- и 32-разрядной архитектурой.
<span Courier New""> МП с 4- и 8-разрядной архитектуройиспользовали последовательный
<span Courier New"">принципвыполнения команд, при котором очередная операция начинается
<span Courier New"">только послевыполнения предыдущей. В некоторых МП с 16-разрядной
<span Courier New"">архитектуройиспользуются принципы параллельной работы, при котором
<span Courier New"">одновременно свыполнением текущей задачи (команды) производятся
<span Courier New"">дополнительнаявыборка и хранение последующих команд. В МП с 32-
<span Courier New"">разряднойархитектурой используется конвейерный метод выполнения
<span Courier New"">команд, прикотором несколько внутренних устройств МП работают
<span Courier New"">параллельно,производя одновременно несколько последовательных команд
<span Courier New"">программы.
<span Courier New""> Адресное пространство памяти определяетсяразрядностью адресных
<span Courier New"">регистров иадресной шины МП. В 8-разрядных МП адресные регистры
<span Courier New"">обычносоставляются из двух 8-разрядных регистров, образуя 16-разряд-
<span Courier New"">ную шину,адресующую 64 Кбайта памяти. В 16-разрядных МП, как правило,
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 2 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">используются20-разрядные адресные регистры, адресующие 1 Мбайт
<span Courier New"">памяти. В32-разрядных МП используются 24- и 32-разрядные адресные
<span Courier New"">регистры,адресующие от 16 Мбайт до 4 Гбайт памяти.
<span Courier New""> Для выработки команд и обмена данными с памятью МП имеют шину
<span Courier New"">данных,разрядность которой, как правило, совпадает с разрядностью
<span Courier New"">внутренней шиныданных, определяемой архитектурой МП. однако для упро-
<span Courier New"">щения связи свнешней аппаратурой внешняя шина данных может иметь раз-
<span Courier New"">рядность меньшую,чем внутренняя шина данных и регистры данных. Напри-
<span Courier New"">мер, некоторые МПс 16-разрядной архитектурой имеют 8-разрядную внеш-
<span Courier New"">нюю шинуданных. Они представляют собойспециальные модификации обыч-
<span Courier New"">ных 16-разрядныхМП и обладают практически той же вычислительной мощью.
<span Courier New""> Одним из важных параметров МП являетсябыстродействие, определяе-
<span Courier New"">мое тактовойчастотой его работы, которая обычно задается внешними
<span Courier New"">синхросигналами.Для разных МП эта частота имеет пределы 0,4...33 МГц.
<span Courier New"">Выполнениепростейших команд (например, сложение двух операндов из ре-
<span Courier New"">гистров илипересылка операндов в регистрах МП) минимально двух пери-
<span Courier New"">одов тактовыхимпульсов ( для выборки команды и ее выполнения). Более
<span Courier New"">сложные команды требуют для выполнения до 10-20 периодовтактовых им-
<span Courier New"">пульсов. Еслиоперанды находятся не в регистрах, а впамяти, дополни-
<span Courier New"">тельное времярасходуется на выборки операндов в регистры и записи ре-
<span Courier New"">зультата впамять.
<span Courier New""> Скорость работы МП определяется не толькотактовой частотой, но
<span Courier New"">и набором егокоманд, их гибкостью, развитой системой прерываний.
<span Courier New""> Электронная память. Содержит операнды ипрограмму, которую выпол-
<span Courier New"">няет МП. Обычноимеются слова, соответствующие разрядности шины данных
<span Courier New"">МП, которыеадресуются адресным пространствам МП. Используются два ти-
<span Courier New"">па эл. памяти:постоянно запоминающие устройства (ПЗУ) и оперативные
<span Courier New"">запоминающиеустройства (ОЗУ).
<span Courier New""> В ПЗУ хранится инф., которую ЭВМ может использовать сразу после
<span Courier New"">выключения питания. Она включает программы инициализациипрограммно-
<span Courier New"">управляемыхпериферийных микросхем, программы ядра ОС и в некоторых
<span Courier New"">приложенияхинтерпритатор какого-либо диалоговогоязыка программиро-
<span Courier New"">вания илинаиболее часто используемые прикладные программы.
<span Courier New""> Для реализации ПЗУ часто применяютмикросхемы с прожигаемыми пере-
<span Courier New"">мычками К556РТ5(512 байт), К556РТ7 (2 Кбайта), К573РФ4 (8 Кбайт).
<span Courier New"">В современных ЭВМемкость ПЗУ достигает сотен Кбайт.
<span Courier New""> ПЗУ является энергозависимой памятью: после выключения питания
<span Courier New"">инф. в немсохраняется. Инф. в ОЗУ разрушается при выключении питания.
<span Courier New"">В ОЗУ хранятсяоперативные данные и программ, используемые МП. Поэтому
<span Courier New"">микросхемыОЗУ по быстродействию должны бытьсогласованы с МП, а ем-
<span Courier New"">кость ОЗУ (вместес ПЗУ) должна приближаться к приделу, определяемому
<span Courier New"">адреснымпространством МП.
<span Courier New""> Бывают ОЗУ статистические идинамические. Стат. ОЗУ легко сопря-
<span Courier New"">гаются с шинамиМП, но имеют меньшую емкость по сравнению с динамичес-
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 3 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">кими. В качествестат. ОЗУ часто используютсямикросхемы серии К537
<span Courier New"">емкостью до 64Кбайт.
<span Courier New""> Для сопряжения динам. ОЗУ с МП требуется специальный контроллер,
<span Courier New"">но они обладаютбольшей емкостью по сравнению со статическими. Напри-
<span Courier New"">мер, микросхемысерии К565 имеют емкость до 256 Кбайт.
<span Courier New""> Схемы ввода-вывода.
<span Courier New"">Взаимодействие соператором через клавиатуру, дисплей и печатающие уст-
<span Courier New"">ройства,запись исполняемых программ из ВЗУ в ОЗУ осуществляют через
<span Courier New"">порты(многоразрядные шины) ввода-вывода. Для управления ВУ разработан
<span Courier New"">рядмикросхем, которые выполняют функцииконтроллеров ПУ: клавиатуры,
<span Courier New"">дисплея, НГМД идр.
<span Courier New""> Связь контроллерами ПУ обычно осуществляется через порты вво-
<span Courier New"">да-вывода поднепосредственным управлением МП. Однако в некоторых ЭВМ
<span Courier New"">используетсяспециальный контроллер прямого доступа к памяти (ПДП),
<span Courier New"">которыйосуществляет непосредственный обмен инф. Между ОЗУ и ПУ без
<span Courier New"">учета МП. Связь ЭВМ с ПУ производится через стандартизованные интер-
<span Courier New"">фейсы ПУ.
<span Courier New""> ┌---------------------------------------------------┐
<span Courier New""> ┌────────────────────────────────────────┐
<span Courier New""> └────────────────────────────────────────┘
<span Courier New""> ┌─────┐ ┌───────┐ ┌─────┐ ┌─────┐
<span Courier New""> └─────┘ └───────┘ └─────┘ └─────┘
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New""> Рис.1. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МП.
<span Courier New""> РОН — регистры общего назначения
<span Courier New""> РСН — регистры служебного назначения
<span Courier New""> БСВШ — блок сопряжения МП с внешнимишинами
<span Courier New"">
<span Courier New""> ХАРАКТЕРИСТИКИ МП.
<span Courier New""> МП отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (мо-
<span Courier New"">делью) и тактовойчастотой. Наиболее распространены модели INTEL-8088,
<span Courier New"">80286,80386sx, 80386, 80486 и PENTIUM, они приведены в порядке воз-
<span Courier New"">растанияпроизводительности и цены. Одинаковые модели МП могут иметь
<span Courier New"">разную тактовуючастоту — чем выше тактовая частота, тем выше произво-
<span Courier New"">дительность ицена МП.
<span Courier New""> ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА указывает, сколькоэлементарных операций (тактов)
<span Courier New"">МП выполняет в 1секунду. Тактовая частота измеряется вМгц. Следует
<span Courier New"">заметить, чторазные модели МП выполняют одни и теже операции (напри-
<span Courier New"">мер,сложение и умножение) за разное число тактов. Чем выше модель,
<span Courier New"">тем, какправило, меньше тактов требуется длявыполнения одних и тех
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 4 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">же операций.Поэтому, например, МП INTEL-80386 работает раза в 2 быст-
<span Courier New"">рее INTEL-80286 стакой же тактовой частотой.
<span Courier New""> МОДЕЛИ МП.
<span Courier New""> Исходный вариант компьютера IBM PC имодель IBM PC XT используют
<span Courier New"">МПINTEL-8088. В начале 80-х годов эти МПвыпускались с тактовой час-
<span Courier New"">тотой 4,77МГц, сейчас они выпускаются с тактовойчастотой 8 или 10
<span Courier New"">МГц (т.е. новые модели работают в 1,7-2,1 разабыстрее). Модели с
<span Courier New"">увеличеннойпроизводительностью (тактовой частотой) иногда называются
<span Courier New"">TURBO-XT.
<span Courier New"">Модель IBM PC XTиспользует более мощный МП INTEL-80286, и ее произво-
<span Courier New"">дительность в 4-5раз, больше, чем у IBM PC XT. Исходныеварианты IBM
<span Courier New"">PC AT работали наМп с тактовой частотой 6 МГц, сейчас большинство вы-
<span Courier New"">пускаемыхкомпьютеров этого типа имеет тактовую частоту от 16 до 25
<span Courier New"">МГц, т.е. они работают в 2-3 раза быстрее. МП INTEL-80286 имеет нес-
<span Courier New"">колько большевозможностей по сравнению с INTEL-8088, он эти дополни-
<span Courier New"">тельныевозможности используются очень редко, так что большинство
<span Courier New"">программ,работающих на AT, будет работать и на XT.
<span Courier New""> В 1988-1991 гг. большая часть выпускаемых компьютеров былаосно-
<span Courier New"">вана на достаточно мощном МП INTEL-80386. Этот МП(называемый также
<span Courier New"">80386DX) работаетв 2 раза быстрее, чем работал бы 80286 с той же так-
<span Courier New"">товойчастотой. Диапозон тактовой частоты 80386DX- от 25 до 40 МГц.
<span Courier New"">Кроме того, 80386имеет значительно больше возможностей по сравнению с
<span Courier New"">INTEL-8088, вчастности содержит мощные средства для управления памятью
<span Courier New"">и команды для32-разрядных операций (в отличие от 16-разрядных 80286 и
<span Courier New"">8088).Поэтому многиепроизводители программного обеспечения разрабаты-
<span Courier New"">вают программыспециально для INTEL-80386SX. ФирмойINTEL разработан
<span Courier New"">также МПINTEL-80386SX, он ненамного дороже INTEL-80286SX, но обладает
<span Courier New"">теми жевозможностями, что и INTEL-80386, только при более низком быс-
<span Courier New"">тродействии(приблизительно в 1,5-2 раза).
<span Courier New""> Получивший в последнее время широкое распространение МП IN-
<span Courier New"">TEL-80486 (или80486DX) мало отличается от INTEL-80386, но его произво-
<span Courier New"">дительность в 2-3раза выше. Среди его особенностей следует отметить
<span Courier New"">встроеннуюкеш-память и встроенный математический сопроцессор. Фирмой
<span Courier New"">INTEL такжеразработаны более дешевый, но менеепроизводительный ва-
<span Courier New"">риант — 80486SX иболее дорогой и более быстрый вариант — 80486DX.
<span Courier New"">Тактовая частота80486 обычно находится в диапазоне 33-66 МГц.
<span Courier New""> В 1993 г. фирмой INTEL был выпущен новый МП PENTIUM (ранее анан-
<span Courier New"">сировавшийся подназванием 80586). Этот МП еще более мощен, особенно
<span Courier New"">при вычисленияхнад вещественными числами.
<span Courier New"">
<span Courier New""> Фирмой INTEL (США) в развитии МП 8086 и 8088(отечественные ана-
<span Courier New"">логиК18110ВМ86 и К1810ВМ88) разработаны высокопроизводительные
<span Courier New"">16-разрядные Мп80186, 80286 и 32-разрядные МП 80386, 80386SX, 80486.
<span Courier New"">
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 5 -
<span Courier New"">
<span Courier New""> ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП СЕРИИ8086-80486
<span Courier New"">__________________________________________________________________
<span Courier New""> характеристика ! 8086 ! 80286,! 80386,! 80486 !
<span Courier New"">______________________________!_8088___!80286Sx!80386SX_!_________!
<span Courier New"">Разрядность:
<span Courier New""> АЛУ 16,16 16,16 32,32 32
<span Courier New""> шины данных 16,8 16,8 32,16 32
<span Courier New""> адреса 20,20 24,24 32,32 32
<span Courier New"">Адресноепространство ОЗУ, 1 16 4096 4096
<span Courier New"">Мбайт
<span Courier New""> число команд 135 145 188 196
<span Courier New""> кэш-память, Кбайт - - - 8
<span Courier New"">Сопроцессор:
<span Courier New""> автономный 8087 80287 80387, -
<span Courier New""> 80387SX
<span Courier New""> встроенный - - - 80387
<span Courier New"">Тактовая частота,МГц 4-12 6-16 12-33 20-33
<span Courier New"">Корпусмикросхемы:
<span Courier New""> число рядов 2 4 4 4
<span Courier New""> число контактов 40 68 132 168
<span Courier New"">__________________________________________________________________
<span Courier New"">
<span Courier New""> Рассмотрим, как пример МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙКОМПЛЕКТ 80286.
<span Courier New""> Он включает следующие микросхемы:
<span Courier New""> 80286 — однокристальный 16-разрядный МП;
<span Courier New""> 80287 — однокристальный 80-разрядныйматематический сопроцессор;
<span Courier New""> 82284 — генератор тактовых сигналов;
<span Courier New""> 82288 — системный контроллер;
<span Courier New""> 82289 — арбитр магистрали.
<span Courier New""> МП 80286 в 6 раз более производительнее МП8086. Аппаратура МП
<span Courier New"">обеспечиваетгибкую и эффективную защиту памяти, контролируемый доступ
<span Courier New"">к ресурсам ОС, изоляцию индивидуальных прикладных программ друг от
<span Courier New"">друга и малоевремя реакций на прерывания.
<span Courier New""> В 80286 используется конвейерный принцип выполнения команд с че-
<span Courier New"">тырьмя уровнямиконвейеризации, реализованными в четырех раздельных
<span Courier New"">логическихустройствах: интерфейса шины, адресов команд и исполнитель-
<span Courier New"">номустройстве. Эти устройства работаютодновременно: циклы обращения
<span Courier New"">к памяти,вечисления адресов и контроля защиты, декодирования и выпол-
<span Courier New"">нения командмогут совмещаться.
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 6 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New""> -------------------------- ----------------------------
<span Courier New""> _________ __________ _________
<span Courier New""> _________ __________ _________ __________
<span Courier New""> _________ __________ _________ __________
<span Courier New""> _________ __________ _________ ________
<span Courier New""> __________ __________ ________
<span Courier New""> __________ __________
<span Courier New""> -------------------------- ----------------------------
<span Courier New""> -------------------------- ----------------------------
<span Courier New""> ___________ ________ ___________
<span Courier New""> ___________ ___________
<span Courier New""> ________ ________ ________ ___________
<span Courier New""> ________ ________ ___________
<span Courier New""> _____________________
<span Courier New""> _____________________
<span Courier New""> -------------------------- ----------------------------
<span Courier New""> Рис. 2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА 16-РАЗРЯДНОГО МП.
<span Courier New"">
<span Courier New""> Интерфейс шины передает байт инф. по каждому циклу тактовой час-
<span Courier New"">тоты из своейочереди в устройство команд, которое декодирует и преоб-
<span Courier New"">разует форматполных данных и помещает их в очередь команд, ожидающих
<span Courier New"">выполнения .
<span Courier New""> Исполнительное устройтсво содержит рабочиерегистры, АЛУ и мик-
<span Courier New"">ропрограммноеПЗУ, которое определяет последовательность внутренних
<span Courier New"">микрокоманд.Когда текущая команда близка к завершению, ПЗУ генерирует
<span Courier New"">сигнал, покоторому исполнительное устройство принимает следующий ад-
<span Courier New"">рес ПЗУ изочереди команд, что обеспечивает непрерывность его работы.
<span Courier New""> Многоуровневый механизм защиты памяти МП исключительно гибок:
<span Courier New"">можноиспользовать два, три или четыре уровня защиты для системных
<span Courier New"">программ,обеспечивая качество защиты для системных программ, обеспе-
<span Courier New"">чивающих качествозащиты команд, необходимое для любой конкретной ЭВМ.
<span Courier New""> Резервируя один уровень привилегированностидля расширений ОС, можно
<span Courier New"">специализироватьфункции ЭВМ, не затрагивая первоначального ПО.
<span Courier New""> Основным механизмом защитыпредусматривается предоставление каж-
<span Courier New"">дой задаче управляемого доступа к двум областям виртуальной памяти -
<span Courier New"">одной общей иодной частной — в соответствии с содержимым глобальной и
<span Courier New"">локальнойдескрипторных таблиц:
<span Courier New""> в глобальном перечисляются сегменты, к которым могут обращаться
<span Courier New"">все системныезадачи, с учетом ограничений только поуровням привиле-
<span Courier New"">гированности;
<span Courier New""> в локальной перечисляются сегменты которыепредоставляются только
<span Courier New"">одной задачи,поскольку в каждую задачу подобная таблица входит как
<span Courier New"">частьописания ее состояния, типичная ЭВМ будет содержать много ло-
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 7 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">кальныхдескрипторных таблиц. Регистр-указатель этой таблицы автомати-
<span Courier New"">ческизагружается наряду с другими регистрамипри переключении на
<span Courier New"">данную задачу.
<span Courier New""> Дескриптор для каждого сегмента содержит базовый адрес, размер
<span Courier New"">сегмента и полеправ доступа. Это поле определяет режимиспользования
<span Courier New"">инф. данногосегмента.
<span Courier New""> Регистр признаков 80286 имеетдополнительный признак вложенности
<span Courier New"">идвухразрядный признак уровняпривилегированности операций ввода-вы-
<span Courier New"">вода.
<span Courier New""> Устройство адресов производитпреобразование адресов и одновремен-
<span Courier New"">но контролируетправа доступа; содержит кэш-память (хранит базовый ад-
<span Courier New"">рес, предельноеграничное значение и права доступа для всех сегментов
<span Courier New"">вертуальнойпамяти, выбранных в данный момент для использования выпол-
<span Courier New"">няющейсязадачей). Наличие кэш-памяти сводит кминимуму необходимость
<span Courier New"">в считыванииуказанной информации из основной памяти и позволяет уст-
<span Courier New"">ройству адресоввыполнять свою функцию за один цикл тактовой частоты.
<span Courier New""> Параллельная работа четырех внутреннихустройств дает возможность
<span Courier New"">80286 осуществлятьуправление виртуальной памятью и обеспечивать защи-
<span Courier New"">ту всей памятибез снижения производительности.
<span Courier New"">
<span Courier New""> ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80286
<span Courier New""> Тактовая частота...............6; 8; 10;12
<span Courier New""> Адресное пространство памяти:
<span Courier New""> физической,Мбайт..........................16
<span Courier New""> виртуальной на задачу,Гбайт...............1
<span Courier New""> Число уровней защитыпамяти.................4
<span Courier New""> Пропускная способность шины,Мбайт/с........12,5
<span Courier New""> Число контактов четырехразрядногокорпуса...68
<span Courier New"">
<span Courier New""> В 80286 предусмотрены 4 иерархическихуровня защиты памяти, реа-
<span Courier New"">лизованныхаппаратно, что повышает общую производительность ПЭВМ и не
<span Courier New"">требуетдополнительных программных затрат на выполнение функций защиты.
<span Courier New""> Ядро ОС работает на самом высоком уровне ивыполняет такие наибо-
<span Courier New"">лее ответственныефункции, как распределение памяти,планирование за-
<span Courier New"">дач и координациювзаимодействия между задачами. Небольшоепо размеру
<span Courier New"">ядро ОС хорошоиспользует быстродействие процессора, и его можно расс-
<span Courier New"">матривать ка расширениефизического процессора.
<span Courier New""> Следующим после уровня ядра ОС идетуровень супервизора, управля-
<span Courier New"">ющего ресурсамиввода-вывода, распределением буферовданных, глобаль-
<span Courier New"">ным планированиемзаданий. Программы супервизора имеют больший размер,
<span Courier New"">чем программы науровне ядра.
<span Courier New""> На 3 уровне привилегированности располагаются служебно-приклад-
<span Courier New"">ныепрограммы. Сюда относятся системыуправления файлами, процессоры
<span Courier New"">языкауправления заданиями и вспомогательные утилиты для прикладных
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 8 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">программ.
<span Courier New""> Наименее надежные программы, например неапробированныепрограммы
<span Courier New"">пользователя,работают на 4 уровне, самом низкомуровне привилегиро-
<span Courier New"">ванности.
<span Courier New""> В 80286 имеются 17 регистров. Восемьпредназначены для выполнения
<span Courier New"">арифметическихвычислений и формирования адресов, исмещений, и обес-
<span Courier New"">печиваютпрограммную совместимость с 80286.
<span Courier New""> Четыре сегментных регистра определяют 4 сегмента области вирту-
<span Courier New"">альныхадресов, предоставляемыхвыполняющейся задаче. Это регистры
<span Courier New"">сегментовкода, данных, дополнительного сегмента истека. Если в 8086
<span Courier New"">сегментныерегистры являлись 16-разрядными, то в 80286 их длина увели-
<span Courier New"">чена до 64разрядов, причем каждый из регистровсодержит 16-разрядный
<span Courier New"">сектор и48-разрядный дескриптор.Задача использует 4 аппаратных сегме-
<span Courier New"">нтных регистра иможет иметь доступ максимум к 16 К сегментам. Эти ап-
<span Courier New"">паратные регистрыперезагружаются каждый раз, когдапоступает запрос
<span Courier New"">на новый сегмент,причем это делается прозрачно для программиста.
<span Courier New""> Использование в команда виртуальныхадресов дает каждому пользо-
<span Courier New"">вателювозможность доступа к виртуальной памяти емкостью 1 Гбайт. Сег-
<span Courier New"">мент в 80286 — это часть диапазона виртуальных адресов, длина которой
<span Courier New"">можетменяться от 1 байта до 64 Кбайт. Средства работы с сегментами
<span Courier New"">переменногоразмера обеспечивают более эффективное выполнение команд
<span Courier New"">операцийподкачки.
<span Courier New""> Виртуальный адрес состоит из селектора исмещения. Селектор — это
<span Courier New"">индекс-расстояниеот базового адреса дескрипторной таблицыдо нужного
<span Courier New"">элемента-дескрипторав этой таблице. Смещение — это расстояние до нуж-
<span Courier New"">ного байта данных в указанном сегменте. Наборкоманд 80286 является
<span Courier New"">расширениемрасширением команд 8086 и обеспечивает программную совмес-
<span Courier New"">тимость с ним.
<span Courier New""> Он включает все виды команд 8086 и 80186 идополнительные команды
<span Courier New"">для работы со средствами управления памятью. Команды 80286 упрощают
<span Courier New"">реализациюсложных ПЭВМ, разрабатываемых на современных языках высоко-
<span Courier New"">го уровня.
<span Courier New""> Новые команды упрощают выполнение стековыхопераций, вычисление и
<span Courier New"">контрольиндексов динамических массивов, а также выполнение приказов
<span Courier New"">входа и выхода изпроцедур в структурированных языках высокого уровня.
<span Courier New"">При помощипривилегированных команд, которые могутвыполняться только
<span Courier New"">на высшем поприоритету уровне, т.е. в ядре ОС, можно устанавливать
<span Courier New"">или изменятьпараметры памяти для системы.
<span Courier New""> ВЫСОКОПРИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ МАТЕМАТИЧЕСКИЙСОПРОЦЕССОР 80287:
<span Courier New"">Обрабатывает32-, 64- и 80-разрядные операнды сплавающей точкой, 32-
<span Courier New"">и 64-разрядныеданные с фиксированной точкой и 18-разрядные двоично-
<span Courier New"">десятичныечисла.Он подключается к 80286 и использует ресурсы, подклю-
<span Courier New"">ченные клокальной шине данных. Как и 80286, сопроцессор может рабо-
<span Courier New"">тать в режимереальной адресации или защищенном режиме. На уровне объ-
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 9 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">ективных кодов80287 совместимом с 8087 (аналог К1810ВМ87), имеет ана-
<span Courier New"">логичнуюструктуру, размещен в таком же40-контактном корпусе, но об-
<span Courier New"">ладает большейпроизводительностью.
<span Courier New""> Другой пример, МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ НАБОР80386 32-разрядный МП.
<span Courier New""> Включает следующие микоросхемы:
<span Courier New""> 80386 - быстродействующий 32-разрядный МП с 32-разрядной внешней
<span Courier New""> шиной;
<span Courier New""> 80387 — быстродействующий математическийсопроцессор;
<span Courier New""> 82384 — генератор тактовых сигналов;
<span Courier New""> 82358 — арбитр магистрали....
<span Courier New"">
<span Courier New""> МП 80386 оптимизирован для многозначных ОСи прикладных задач, для
<span Courier New"">которыхнеобходимо высокое быстродействие.Главной его особенностью яв-
<span Courier New"">ляетсяаппаратная реализация так называемой многосистемнойпрограмной
<span Courier New"">среды,обеспечивающей возможность совместной работы разнородных прог-
<span Courier New"">раммпользователей, ориентированных на разные ОС (UNIX, MS DOS, APS 86).
<span Courier New"">МП 80386обеспечивает программную совместимость снизу вверх по отноше-
<span Courier New"">нию к 16-разряднымМП 8086, 80186 и 80286.
<span Courier New""> ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80386
<span Courier New""> Тактовая частота, МГц.................16,20, 25, 33
<span Courier New""> Адресное пространство памяти:
<span Courier New""> физическое, Гбайт......................4
<span Courier New""> виртуальное, Тбайт.....................64
<span Courier New""> Число уровней защиты....................4
<span Courier New""> Пропускная способность шины, Мбайт/с....32
<span Courier New""> Число контактов корпуса с матричным
<span Courier New""> разложениемвыводов.....................132
<span Courier New""> Архитектура со встроенными устройствами управления памятью иза-
<span Courier New"">щиты включаеттрансляцию адреса, регистры аппаратуру для многозадачных
<span Courier New"">режимов имеханизма защиты, которые обеспечивают работу различных ОС.
<span Courier New""> ---------------- ----------------- ----------------
<span Courier New""> ____________ _____________ ______________
<span Courier New""> ____________ _____________ ______________
<span Courier New""> ____________ _____________ ______________
<span Courier New""> ____________
<span Courier New""> ---------------- ----------------- ----------------
<span Courier New""> ---------------- ----------------
<span Courier New""> ____________ ____________
<span Courier New""> ____________ ----------------- ____________
<span Courier New""> ____________ _____________
<span Courier New""> ____________ _____________
<span Courier New""> ---------------- ----------------- ---------------
<span Courier New""> РИС. 3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА32-РАЗРЯДНОГО МП.
<span Courier New""> Примечание: основана на структуре МП80386.
<span Courier New";mso-fareast-font-family: Calibri;mso-fareast-theme-font:minor-latin;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: EN-US;mso-bidi-language:AR-SA"><span Courier New"">
<span Courier New""> — 10 -
<span Courier New"">
<span Courier New"">
<span Courier New""> МП 80386 содержит 6 блоков, обеспечивающихуправление выполнением
<span Courier New"">команд,сопряжение с шинами, декодирование и упреждающую выборку ко-
<span Courier New"">манд. Все этиустройства работают в виде конвейера, причем каждое из
<span Courier New"">них можетвыполнять свою конкретную функцию параллельно с другими.
<span Courier New""> Таким образом, во время выполнения однойпрограммы производится де-
<span Courier New"">кодированиевторой, а третья выбирается из памяти. Дополнительным
<span Courier New"">средствомповышения производительности служит специальный блок быст-
<span Courier New"">рого умножения(деления).УУП содержит блок сегментации и блок странич-
<span Courier New"">ной организации.