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.

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам