- •Раздел 3 Организация центрального процессора
- •Обобщенная структура процессора
- •Базовые понятия
- •Структуры алу
- •Классификация алу
- •Назначение уу
- •Управление выполнением последовательности команд и операций
- •Управление выполнением операций
- •Способы адресации информации в эвм
- •Классификация уу
- •Уу с жесткой логикой
- •Уу с хранимой в памяти логикой
- •Состав устройства:
- •Компоненты процессора и памяти:
- •Регистровая структура процессора
- •Регистры общего назначения
- •Сегментные регистры
- •Регистр флагов
- •Указатель команд
- •Структура и формат команд микропроцессора
- •Формат команд
- •Машины с сокращенным набором команд
- •Неклассичские risc-архитектуры
- •Развитие risc-архитектур
- •Архитектура arm
-
Состав устройства:
-
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
-
Регистр адреса микрокоманды (РАМК)
-
Регистр микрокоманды (РМК)
-
Схема формирования управляющих сигналов (СФУС)
-
Схема формирования адреса микрокоманды (СФАМК)
-
Генератор тактовых синхронных импульсов (ГТИ)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
Компоненты процессора и памяти:
-
• АЛУ – арифметико-логическое устройство выполняет операции по обработке данных;
-
• РОНы – регистры общего назначения (от 8 до нескольких сотен штук) – сверхбыстрая память малой емкости для хранения операндов;
-
• Рг СС – регистр слова состояния. Содержит текущее состояние процессора, в который входит уровень приоритета текущей программы, биты условий {Θj}завершения последней команды, режим обработки текущей команды.
-
• ПСч – программный счетчик. Содержит адрес текущей команды и автоматически наращивается для подготовки адреса следующей команды (исключение составляет команда перехода);
-
• Рг Команд – регистр команд. Содержит код исполняемой в данный момент команды;
-
• ДешКОПиРА – дешифратор кода операции и режимов адресации;
-
• Формирователь УС – формирователь управляющих сигналов { Уi };
-
• РАП - регистр адреса памяти; РДП - регистр данных памяти;
-
• Рг УиС – регистр управления и состояния контроллера памяти.
-
Регистровая структура процессора
-
Регистровая структура процессора, на примере intel 8086, включает в себя 14 16-разрядных программно-доступных регистров, которые делятся на:
-
регистры общего назначения GPR группа включает восемь регистров;
-
сегментные регистры SR, группа включает четыре регистра;
-
регистр флагов (Flags);
-
указатель команды (Instruction Pointer).
-
Регистры общего назначения
-
В отношении функционального назначения регистров, образующих внутреннюю регистровую память процессоров, существуют два противоположных подхода, реализуемых в архитектуре ЭВМ:
-
Полная специализация регистров, т.е. каждый регистр используется только по одному конкретному назначению.
-
Полная универсализация регистров, т.е. каждый регистр может использоваться по любому назначению.
-
-
В процессорах фирмы Intel используется промежуточный подход, сочетающий в себе частичную специализацию и частичную универсализацию регистров.
-
Использование любого регистра по его прямому назначению сокращает длину объектного кода программы по сравнению с любым другим использованием регистра.
-
Группу из восьми РОН принято делить на две части:
-
группа HL (High – Low) - называют регистрами данных. Они могут использоваться в командах в двухбайтном и в байтном варианте. Отдельные байты этих регистров используют то же наименование, что и полный регистр (A, C, D, B) с добавлением приставки L – младший, Н – старший, для соответствующих байтов регистра;
-
группа PI (Pointer – Index) - группа указателей-индексов может использоваться только в двухбайтном варианте.
-
-
Функциональная специализация РОНов отражается в их наименованиях:
-
АХ – Accumulator (регистр-аккумулятор) – по умолчанию используется для задания одного из операндов команды и для представления результата.
-
СХ – Counter (счетчик) – по умолчанию используется, во-первых, как счетчик числа повторения циклов в команде "организация цикла" (LOOP); во-вторых, для задания числа сдвигов в командах сдвигов ;
-
DX – Data (регистр данных) – по умолчанию используется как расширение аккумулятора со стороны старших разрядов в командах умножения и деления.
-
ВХ – Base (базовый регистр) – по умолчанию используется как базовая компонента эффективного адреса операнда, находящегося в памяти. Для получения физического адреса ячейки памяти, в которой находится операнд, осуществляется преобразование ЕА на основе простейшей модели сегментированной памяти .
-
SP – Stack Pointer (указатель стека) – по умолчанию используется для адресации вершины стека. Вершина стека указывает на адрес последнего элемента, записанного в стек. Работа со стеком реализуется на уровне слов, но не байт.
-
ВР – Base Pointer (указатель базы) – по умолчанию используется как базовая компонента эффективного адреса операнда в памяти по аналогии с ВХ. Отличие в использовании содержимого регистров ВХ и ВР как базовых компонент ЕА состоит в том, что при использовании ВХ подразумевается обращение к сегменту данных, а при использовании ВР – к сегменту стека (но не через его вершину).
-
SI – Source Index (индекс источника) – по умолчанию используется для задания индексной компоненты ЕА, а также для адресации элементов строки-источника в командах обработки строк.
-
DI – Distination Index (индекс приемника) – по умолчанию используется аналогично SI для задания индексной компоненты ЕА, а также для адресации элементов строки-приемника в командах обработки строк.
-