Підключення через сучасні інтерфейси

Сучасні зовнішні інтерфейси: LAN, FireWire, USB є швидкісними інтерфейсами послідовного типу із простою апаратною реалізацією, однак вимагають високої кваліфікації програміста в середовищі Windows для написання драйверів.

7.3. Центральний процесор 8088 Адресний простір пам'яті та введення/виводу

Фізична адреса комірки пам'яті представляє собою 20-бітове число в діапазоні 0..FFFFF (1 Мбайт)

Логічна адреса пам'яті складається із двох 16-бітових беззнакових значень: Seg:Ofs. Обчислення фізичної адреси здійснюється шляхом зрушення вліво Seg на 4 біти (один 16-ричный розряд) і додавання зі зсувом Ofs:

Addr = 16*Seg + Ofs.

Команди вибираються за логічною адресою CS:IP, стекові команди - за адресою SS:SP, а вихідні дані - за адресою DS:EA, де залежно від способу адресації EA може бути IP,SP,SI,DI.

Введення/вивід даних може здійснюватися двома способами: відображенням на пам'ять або шляхом зв'язку з портом. У першому випадку використовується команда MOV. У другому випадку застосовуються команди IN і OUT із прямою або непрямою адресацією. При прямій адресації забезпечується прийом-передача в 256 портів, а при непрямій, коли адреса розташовується в регістрі DX, - до 64K (16 розрядів) 8-бітових портів. Однак у базовому стандарті IBM використовується 10-розрядна адреса порту, тобто 1К портів.

Структура мікропроцесора 8088

Структурна схема CPU 8088 наведена на рис.7.6.

Операційний пристрій CPU містить групу загальних регістрів AX-DX, вказівні регістри SP, BP, індексні регістри SI, DI, арифметико-логічний пристрій (АЛП), регістр прапорів F і блок управління. Регістри SP та BP зберігають зсув адреси в межах поточного та стекового сегмента пам'яті, а індексні регістри SI, DI зберігають зсув адреси відповідно в поточному сегменті даних та в поточному додатковому сегменті.

АЛП містить 16-бітовий комбінаційний суматор для виконання арифметичних операцій, схеми операцій зсуву і десяткової корекції, а також регістри тимчасового зберігання операндів та результатів.

Пристрій управління дешифрує команди, сприймає та виробляє необхідні сигнали управління. До його складу входить блок мікропрограмного управління, де реалізоване програмування CPU на мікропрограмному рівні.

Пристрій шинного інтерфейсу містить блок сегментних регістрів, вказівник команд, суматор адресу, чергу команд та буфери зв'язку із шиною.

┌────────────────┐ Пристрій шинного інтерфейса

15 │ 0 │

┌───┴───┐ ┌────┴────┐ ┌─────────┐

│ CS │ │ Суматор ├───────>┤ Буфер │ А19-А8

├───────┤ ┌──>┤ адрес ├────┐ │ адреси/ ├───────────>

│ SS │ │ └────┬────┘ │ │ стану │

├───────┤ │ ^ │ ├─────────┤

│ DS │ │ │ └──>┤ Буфер │ АD7-АD0

├───────┤ │ ┌────┴────┐ │ адреси/ ├<──────────>

│ ES │ │ │ IP │ ╔═══╡ даних │

└───┬───┘ │ └────┬────┘ ║ └─────────┘

│ │ │ ║

════╪═══════╧════════╪═════════╝──────┐

┌ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─│─ ─ ─ ┐ │

15 8│7 0 │ 7 │ 0

│ ┌───┼───┐ ┌────┴────┐ │ ┌─────┴─────┐

AX│ AH│ AL│ ┌───┤ АЛП │ │ 1 │

│ CX│ CH│ CL│ │ └────┬────┘ │ ├───────────┤

DX│ DH│ DL│ │ │ │ Черга │

│ BX│ BH│ BL│ │ 15 │ 0 │ │ команд IQ │

├───┴───┤ │ ┌────┴────┐ ├───────────┤

│ │ SP │ │ │ F │ │ │ 4 │

│ BP │ │ └─────────┘ └─────┬─────┘

│ │ SI │ │ │ │

│ DI │ │ Операціоний ┌──────┴──────┐ Сигнали

│ └───┬───┘ │ пристрій │ │ Пристрій ╞<══════════>

└───────┘ │ управління │ управління

└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └─────────────┘

Рис. 7.6. Структура CPU 8088

Сегментні регістри зберігають початкові адреси сегментів пам'яті: CS - програми; SS - стека; DS - даних; ES - додаткового сегмента даних.

Вказівник команд IP зберігає зсув наступної команди. Суматор адрес здійснює обчислення 20-бітової фізичної адреси.

Черга команд - набір регістрів, у яких зберігаються коди команд. Довжина черги становить 4 байти, що відповідає максимальному формату команди. Шинний інтерфейс працює паралельно операційному пристрою, чим забезпечується підвищення швидкодії МП. Цикл шини триває 4 такти CLK.

Контрольні питання

1. Які шини використовуються в ПЕОМ і як вони взаємодіють?

2. Вкажіть переваги та недоліки різних способів підключення зовнішніх пристроїв у ПЭВМ.

3. Опишіть взаємодію елементів структури CPU.

4. Сегментація в адресації. Її переваги та недоліки.

5. Чому процесор CPU 8086/88 уважають революційним?