Арифметико–логическое устройство микропроцессора. Регистр флагов

Арифметико –логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций. Арифметические операции: сложение, вычитание, умножение, деление. Логические операции: конъюнкция (логическое умножение), дизъюнкция (логическое сложение), инверсия (логическое отрицание), Исключающее ИЛИ (неравнозначность).

По результату операции АЛУ формирует флаги, которые записываются в регистр флагов.

Флаги:

1) CF– флаг переноса/заёма.CFравен 1, если при выполнении сложение был перенос из старшего разряда или был заем при вычитании;

2) PF– флаг четности.PFравен 1, если младший байт результата содержит четное количество единиц;

3) AF- флаг полупереноса.AFравен 1, если при выполнении операции сложения был перенос из младшей тетрады в старшую, т.е. из третьего разряда в четвертый, либо был заем при вычитании;

4) ZF– флаг нуля.ZFравен 1, если результат равен нулю;

5) SF– флаг знака.SFравен 1, если результат отрицательное число.SFравен 0, если результат положительное число;

6) OF– флаг переполнения.OFравен 1, если при выполнении арифметической операции над числами со знаком происходит переполнение разрядной сетки.

Устройство управления микропроцессора

Устройство управления обеспечивает управление при выполнении команды.

Состав:

- регистр команд;

- счетчик команд;

- микропрограммное устройство управления;

- очередь команд.

Регистр командпредназначен для приема из памяти команды и ее хранение. Команда, которая находится в регистре команд, называется текущей, именно ее процессор выполняет в данное время.

Счетчик команд(указатель команд) хранит относительный адрес команды. После выборки команды из памяти содержимое счетчика команд увеличивается на длину команды. Программисту счетчик команд не доступен. Содержимое счетчика команд изменяется при выполнении команд:

- безусловного перехода;

-условных переходов;

- перехода на подпрограмму;

- прерывание.

Микропрограммное устройство управления обеспечивает преобразование кода операции команды в сигналы, управляющие блоками процессора.

Для каждой команды разработчик процессора разрабатывает микропрограмму. Микропрограммы всех команд процессора хранятся в постоянной памяти процессора.

Очередь команд увеличивает скорость работы микропроцессора. Пока выполняется команда, находящаяся в регистре команд, если магистраль процессора свободна, из памяти считывается следующая команда и загружается в очередь команд.

Назначение процессора. Режимы работы микропроцессоров фирмы Intel

Процессор предназначен для выполнения команд программы и обработки данных. Процессор воспринимает и обрабатывает прерывания, организует взаимодействие с внутренней памятью компьютера и портами ввода – вывода. Процессор управляет взаимодействием всех устройств компьютера.

Начиная с микропроцессора 80286 микропроцессоры способны работать в двух режимах работы:

- режим реальных адресов (реальный режим);

- режим защищенной памяти (защищенный режим)

В реальном режиме работы любой микропроцессор воспринимается как микропроцессор 8086 с расширенным набором команд и более быстродействующий по сравнению с микропроцессором 8086. Шина адреса любого микропроцессора в реальном режиме работы 20 бит, следовательно, доступный объем памяти 1 Мбайт ( 2 ²⁰ ). Размер сегмента фиксированный 64 Кбайта. Процессор может выполнять только одну программу. Операционная системаMSDOSиспользовала микропроцессор в реальном режиме работы.

В защищенном режиме работы доступен весь объем оперативной памяти компьютера, размер сегмента может быть любым, память может делиться на страницы (стандартный размер страницы 2Кбайта), используется четырехуровневый механизм привилегий. Наивысший уровень привилегий 0 у операционной системы, низший уровень привилегий 3 у пользовательских программ. Допускается многозадачная работа, т.е. процессор может выполнять несколько программ. Операционная система WINDOWSиспользует микропроцессор в защищенном режиме работы.