Лекции по Вычислительным машинам, системам и сетям   

2. Микропроцессорный комплект К1810

2.4. Внутренняя архитектура МП ВМ86

МП ВМ86 состоит из двух основных блоков:

- операционного устройства (ОУ);

- устройства шинного интерфейса (УШИ).

ОУ включает в себя восемь регистров общего назначения, регистр флагов, шестнадцатиразрядное АЛУ и микропрограммное УУ. Задачей ОУ является выполнение заданных в команде операций. УШИ содержит блок сегментных регистров, указатель команд (программный счетчик), сумматор адресов, очередь команд и буферы, обеспечивающие связь с шиной. УШИ обеспечивает обмен информацией между МП и ОП или портами ВУ. То есть УШИ выполняет циклы шины.

Оба этих устройства могут работать параллельно. Такая структура МП позволяет организовать так называемый конвейер команд. В процессе выполнения любой команды всегда имеется промежуток времени, при котором системная шина оказывается свободна. Длительность этого промежутка зависит от сложности команды. Обычно, чем сложнее команда, тем длиннее данный промежуток. ШИ использует эти промежутки для опережающей выборки команд из памяти. Пока одна команда выполняется, другие команды считываются из памяти, поэтому к моменту начала выполнения команды она уже находится внутри МП и не надо тратить время на ее выборку из ОП. Конвейер команд позволяет повысить общее быстродействие системы. В МП ВМ86 реализован простой 2-ступенчатый конвейер. В современных МП число ступеней конвейера значительно больше (одна команда выполняется, другая выбирается из ОП, третья дешифрируется, для четвертой формируется адрес операнда и т.д.).

Выбранные с опережением из ОП команды надо хранить в МП. С этой целью в состав МП введена очередь команд, представляющая из себя стек, реализующий процедуру FIFO и имеющий глубину шесть байт. Машинные команды МП ВМ86 занимают от одного до шести байтов (без учета префиксов). В очереди может одновременно находиться от одной до шести команд. Очередь хорошо заполняется, когда МП выполняет сложные команды (умножение, деление), и может оставаться наполовину пустой при выполнении последовательности простых команд.

Если процессор выполняет команду перехода (jmp, call и т.д.), то информация в очереди оказывается ненужной. Поэтому в этом случае МП автоматически очищает очередь команд и начинает заполнять ее заново.



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.