- •К.А. Палагута Микропроцессоры и интерфейсные средства транспортных средств
- •Москва 2011
- •Глава 1. Микропроцессор (мп), микропроцессорная система (мпс), основные понятия 11
- •Глава 2 Режимы работы мпс 33
- •Глава 3. Реализация и организация памяти мп 57
- •Глава 4. Микропроцессор кр580вм80а (Intel 8080) 77
- •Глава 5. Микропроцессор к1810вм86 (Intel 8086) 138
- •Глава 6. Микропроцессоры Intel от 80186 до Pentium 4 159
- •Глава 7. Микропроцессор к1801вм1, магистраль q-bus 209
- •Глава 8. Понятие и задачи интерфейса 239
- •Глава 9. Интерфейсные блоки для магистралей isa и q-bus 255
- •Глава 10. Промышленные интерфейсы. Сетевые протоколы в автомобиле 308
- •Глава 11. Интегральные схемы программируемой логики (ис пл) 326
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Микропроцессор (мп), микропроцессорная система (мпс), основные понятия
- •1.1 Определение микропроцессора, классификация мп
- •1.2 Микропроцессорный комплект (мпк)
- •1.3 Микропроцессорная система
- •1.4 Линия, шина, магистраль
- •1.5 Типы магистралей
- •1.6 Шина адреса, раздельные и объединенные адресные пространства памяти и устройств ввода-вывода
- •1.7 Шина данных
- •1.8 Шина управления
- •1.9 Архитектура и структура микропроцессора
- •1.10 Cisc и risc процессоры, конвейерное выполнение команд программы
- •1.11 Конвейерная обработка данных
- •1.12 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2 Режимы работы мпс
- •2.1 Режим обмена данными под управлением процессора
- •2.2 Режим пдп
- •2.3 Режим прерывания
- •2.4 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Реализация и организация памяти мп
- •3.1. Виды запоминающих устройств (зу)
- •3.2. Кэш-память
- •3.3. Когерентность, механизмы сквозной и обратной записи
- •3.4. Алгоритмы обновления содержимого заполненных строк, снуппинг
- •3.5. Организация памяти
- •3.6. Внешние зу
- •3.7. Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Микропроцессор кр580вм80а (Intel 8080)
- •4.1 Структура мп к580вм80
- •4.2 Основные технические характеристики мп кр580вм80а
- •4.3 Регистровая модель мп к580вм80
- •4.4 Классификация команд мп кр580вм80а
- •4.5 Команды пересылки (перемещения) данных
- •4.5.1 Пересылка из регистра в регистр
- •4.5.2 Непосредственная пересылка
- •4.5.3 Непосредственная загрузка пары регистров
- •4.5.4 Запоминание/загрузка аккумулятора и пары hl
- •4.5.5 Ввод из пары регистров в стек
- •4.5.6 Ввод а и f в стек
- •4.5.7 Выбор из стека пары регистров
- •4.5.8 Выбор (a) и (f) из стека
- •4.5.9 Обмен данными
- •4.5.10 Пересылка нl
- •4.6 Приращение / отрицательное приращение
- •4.6.1 Приращение/отрицательное приращение регистра
- •4.6.2 Приращение пары регистров
- •4.6.3 Отрицательное приращение пары регистров
- •4.7 Арифметические и логические операции
- •4.7.1 Арифметические операции над (a) и (r)
- •4.7.2 Арифметические операции с непосредственной адресацией
- •4.7.3 Сложение содержимого пар регистров
- •4.7.4 Логические операции над (а) и (r)
- •0800) Ora c
- •4.7.5 Логические операции с непосредственной адресацией
- •4.7.6 Операции сравнения
- •4.7.7 Операции циклического сдвига (а).
- •4.7.8 Дополнение аккумулятора
- •4.8 Команды перехода и вызова подпрограмм
- •4.8.1 Команды переходов
- •4.8.2 Команды вызова подпрограмм и возврата из подпрограмм
- •4.9 Команды ввода – вывода
- •4.9.1 Ввод данных из входного порта
- •4.9.2 Вывод данных в выходной порт
- •4.10 Команды управления
- •4.10.1 Рестарт (повторный запуск)
- •4.10.2 Изменение (Тс)
- •0800) Stc
- •0800) Cmc
- •4.10.3 Управление прерываниями
- •4.10.4 Двоично-десятичная коррекция
- •4.10.5 Пустая операция
- •4.10.6 Останов
- •4.11 Микропроцессор intel8085
- •4.11.1 Архитектура мп intel8085
- •4.11.2 Регистры мп Intel 8085
- •4.11.3 Ввод и вывод последовательных данных
- •4.12 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5. Микропроцессор к1810вм86 (Intel 8086)
- •5.1. Устройство и работа микропроцессора Intel 8086 (k1810bm86)
- •5.1.1. Структура микропроцессора Intel 8086
- •5.1.2. Режимы работы микропроцессора
- •5.1.3. Структура минимально укомплектованной системы на базе микропроцессора к1810вм86
- •5.1.4. Структура системы средней сложности на базе микропроцессора к1810вм86
- •5.2. Программная модель микропроцессора Intel 8086
- •5.2.1. Пользовательские регистры
- •5.2.2. Регистры общего назначения
- •5.2.3. Сегментные регистры
- •5.2.4. Регистры состояния и управления
- •5.3. Формирование физического адреса в микропроцессоре Intel 8086
- •5.4 Способы адресации микропроцессора
- •5.5 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Микропроцессоры Intel от 80186 до Pentium 4
- •6.1. Архитектура микропроцессоров 80186/80188
- •6.2. Микропроцессор 80286
- •6.2.1 Аппаратные особенности
- •6.2.2 Система команд
- •6.2.3. Виртуальная память
- •6.3. Микропроцессоры 80386 и 80486
- •6.3.1. Микропроцессор 80386
- •6.4. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro
- •6.5. Специальные регистры микропроцессора Pentium
- •6.6. Управление памятью микропроцессора Pentium
- •6.7. Новые команды микропроцессора Pentium
- •6.8. Специальные особенности микропроцессора Pentium Pro
- •6.9. Микропроцессоры Pentium II, Pentium III и Pentium 4
- •6.9.1. Сопряжение с памятью
- •6.9.2. Набор регистров
- •6.11 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7. Микропроцессор к1801вм1, магистраль q-bus
- •7.1 Микропроцессор к1801вм1
- •7.1.1 Структурная схема микропроцессора к1801вм1
- •7.1.2 Основные технические характеристики
- •7.1.3 Регистровая модель микропроцессора
- •7.1.4 Адресное пространство
- •7.1.5 Формат команд
- •7.1.6 Методы адресации
- •7.2. Системная магистраль q-Bus
- •7.2.1 Временная диаграмма цикла ввод
- •7.2 2 Временная диаграмма цикла вывод
- •7.2.3 Цикл ввод-пауза-вывод
- •7.2.4 Временная диаграмма предоставления прямого доступа к памяти
- •7.2.5 Временная диаграмма прерывания
- •7.3 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Понятие и задачи интерфейса
- •8.1 Интерфейс
- •8.2 Селекция магистралей
- •8.2.1 Схемы централизованной селекции
- •8.2.2 Схемы децентрализованной селекции
- •8.3 Синхронизация обмена по магистрали
- •8.4 Координация взаимодействия устройств на магистрали
- •8.5 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9. Интерфейсные блоки для магистралей isa и q-bus
- •9.1 Isa
- •9.2. Порядок обмена по системной магистрали isa
- •9.2.1. Особенности магистрали isa
- •9.2.2. Сигналы магистрали isa
- •9.2.3. Циклы магистрали isa
- •9.3 Разработка устройств сопряжения для isa
- •9.3.1. Проектирование аппаратуры для сопряжения с isa
- •9.4 Разработка устройств сопряжения для q-bus
- •9.5 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10. Промышленные интерфейсы. Сетевые протоколы в автомобиле
- •10.1 Промышленные Fieldbus (полевые) сети
- •10.1.1 Модель osi (Open System Interconnection) (iso/osi) для стандартов.
- •10.1.2 Локальная сеть на основе интерфейса rs-485, объединяющая несколько приемо-передатчиков.
- •10.2 Этапы развития fieldbus технологий
- •10.3 Сетевые протоколы в автомобиле
- •10.4 Контрольные вопросы и задания
- •Глава 11. Интегральные схемы программируемой логики (ис пл)
- •11.1. Классификация ис программируемой логики
- •11.2. Конструктивно-технологические типы современных программируемых элементов
- •11.3. Области применения микросхем с программируемой логикой
- •11.4 Системные свойства ис пл
- •11.5 Типовые схемотехнические решения
- •11.6 Приемы дополнительной обработки сигнала
- •11.7 Организация двунаправленных выводов
- •11.8 Схема программирования типа выхода ячейки (введение триггера)
- •11.9 Fpga (программируемые пользователем вентильные матрицы)
- •11.10. Полные ресурсы межсоединений в микросхемах cpld
- •11.11 Контрольные вопросы и задания
- •Заключение
- •Глоссарий
- •Список литературы
6.9.1. Сопряжение с памятью
Для сопряжения с памятью микропроцессора Pentium 4 обычно используется разработанный для этого процессора чипсет Intel 850. Чипсет Intel 850 обеспечивает двухканальную шину памяти для сопряжения ее с микропроцессором, причем каждый канал подключается к 32-разрядной части памяти. Совместное использование двух этих каналов составляет 64-разрядный канал сопряжения с микропроцессором. Память из-за двухканальной компоновки должна иметь пару модулей типа RDRAM, работающих на частоте 600 или 800 МГц. Такая организация памяти, по мнению Intel, должна повысить быстродействие памяти в три раза по сравнению с использованием памяти типа PC-100.
6.9.2. Набор регистров
Набор регистров микропроцессора Pentium 4 является почти идентичным со всеми другими версиями микропроцессора Pentium, исключая регистры ММХ, которые разделены от регистров сопроцессора. Кроме того, добавлены восемь 128-разрядных регистров XMM для использования с командами поточной SIMD-обработки (SIMD — single instruction, multiple data) и расширенными 128-разрядными сдвоенными числами с плавающей точкой. Можно рассматривать регистры XMM как ММХ - регистры с удвоенной разрядностью, которые могут хранить пару 64-разрядных чисел с плавающей точкой удвоенной точности или четыре числа с плавающей точкой обычной точности. Регистры XMM — это ММХ - регистры удвоенной разрядности.
Гиперконвейерная технология
Микропроцессор Pentium 4 имеет более развитую конвейерную архитектуру, чем предыдущие версии микропроцессора Pentium. Он организует не только очередь из команд, но также и очередь из микрокоманд, предназначенных для выполнения, в специальной кэш-памяти ядра микропроцессора. Размер специальной кэш-памяти для микрокоманд составляет 12 Кбайт. Эта гиперконвейерная технология направлена исключительно на повышение производительности процессора.
Команда CPUID
Команда cpuid, как и в прежних версиях микропроцессора Pentium, возвращает стандартную информацию о производителе, если выполняется при нулевом значении регистра ЕАХ. Наиболее существенная часть информации о версии процессора возвращается в регистре ЕАХ, при условии, что перед выполнением команды cpuid в этом регистре содержится единица. Менее значимая часть идентификационной информации о поддерживаемых расширениях версии процессора возвращается в регистрах EDX и ЕСХ. Оставшаяся часть идентификационной информации возвращается после повторного выполнения команды cpuid при значении равном 3 в регистре ЕАХ до выполнения команды. Команда cpuid отображается в шестнадцатеричном виде как ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ-ХХХХ.
В примере 6.1 показан образец кода, который получает идентификационную информацию о серийном номере микропроцессора и запоминает ее в трех двойных словах в памяти. Это программа работает как в реальном, так и в защищенном режиме работы.
Пример 6.1. Программа получения информации о версии микропроцессора
.MODEL SMALL
.686
0000 .DATA
0000 00000000 MOST DD ?
0004 00000000 MID DD ?
0008 00000000 LEAST DD ?
0000 .CODE
.STARTUP ; чтение информации о микропроцессоре
0010 66| В8 00000001 MOVЕАХ,1
0016 0F A2 CPUID
0018 66| A3 0000 R MOV MOST,EAX
001С66|В8 00000003 MOVЕАХ,3
0022 0F A2 CPUID
0024 66| 89 16 0004 R MOV MID,EDX 0029 66| 89 0Е0008 R MOV LEAST,ECX .EXIT END