Elektronika cyfrowa i mikroprocesory

1
Elektronika cyfrowa i mikroprocesory

• Wyklad 11

2
Procesory

• Glówni producenci
• Intel
• AMD
• Freescale (dawniej Motorola)
• IBM
• VIA
• Sun
• HP

3

• Architektura von Neumana
• Wspólna pamiec programu i danych
• Rejestry ogólnego przeznaczenia
• Procesory RISC i CISC
• Prawo Moorea

4
(No Transcript)
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
Architektury procesorów

• RISC o zredukowanej liscie rozkazów
• Tylko podstawowe rozkazy przeslan i
  arytmetyczno-logiczne,
• Stala dlugosc rozkazów,
• Wysoka szybkosc wykonywania operacji (duzy
  wspólczynnik ilosc instrukcji/cykl zegara)
• CISC rozbudowana lista rozkazów
• Bardzo rozbudowana lista instrukcji
• Rozkazy maja rózna dlugosc
• Skomplikowany proces dekodowania
• Mniejsza ilosc instrukcji/cykl zegara

8
Architektury cd.

• Przyklady procesorów RISC
• PowerPC,
• Sun SuperSparc
• HP PA-RISC
• Procesory CISC
• Intel Pentium,
• AMD Athlon,
• Freescale 68000,

9
Ilosc bitów

• Rozróznieniem jest podstawowa jednostka
  informacji (wielkosc akumulatora)
• 4, 8, 16, 32, 64, 128, ?
• Pierwszy procesor 4004 slowo 4 bitowe,
• 8080, Z80, - procesory 8-bitowe
• 8086, 80286 16-bitowe
• 80386, i486, Pentium, AMD Athlon 32-bitowe
• AMD Opteron, Pentium D 64-bitowe
• Intel Xeon 64/128-bitów,

10
Ilosc bitów cd.

• RISC zazwyczaj 32 lub 64 bity.
• Najnowsze procesory o bardzo dlugim slowie
  (Intel Xeon)
• Prosty system kodowania rozkazów
• Instrukcja zawiera dane,
• Dodatkowe informacje o potoku przetwarzania
  (prognozowanie skoków)

11
Procesory specjalizowane

• Sygnalowe
• Freescale DSP56000
• Mikrokontrolery zawiera procesor, pamiec,
  uklady I/O,
• Intel 8051
• PC on chip caly komputer w pojedynczym ukladzie
  scalonym,
• VIA Epic (Embedded Platform for Industrial
  Computing)

12
Nowoczesne trendy

• Mieszana architektura
• AMD Athlon wykonuje CISC a w srodku jest RISC
• Wielopotokowosc (kilka instrukcji w tym samym
  czasie)
• Systemy przewidywania rozgalezien
• Superskalarnosc (pojedynczy procesor wykonuje
  kilka watków równoczesnie) np. Pentium 4 HT
• Procesory wielordzeniowe

13

• Procesor uklad synchroniczny
• Elementy skladowe
• ALU jednostka arytmetyczno-logiczna
• Zespól rejestrów
• Uklad sterowania
• Uklady I/O (wejscia/wyjscia)
• Opcjonalnie dodatkowe uklady peryferyjne
  (liczniki, porty szeregowe/równolegle,
  przetworniku A/C i C/A, itp.) - mikrokontrolery

14
Procesory Intel

• Wsteczna zgodnosc od 8086 do najnowszego Pentium
  D (tryb 16 bitowy)
• IA32 od procesora 80386
• Tryb pracy 32 bitowy
• Pamiec wirtualna
• Ochrona pamieci,
• Kontrola uprawnien operacji I/O

15
Procesory 8 i 16 bitowe Intel 80x86
16
Podstawowe rejestry
17
Rejestry cd.

• Licznik programu IP
• Rejestry segmentowe

18
Rejestr flag (statusu)
19
Adresowanie pamieci w trybie rzeczywistym
(16bitowym)

• Adres 20 bitowy
• 1 MB RAM podzielone na segmenty 64 kB
• Skladanie segmentu i przesuniecia

20
Segmenty
21
Powiazania rejestrów segmentowych z operacjami
22
Powiazania rejestrów segmentowych z operacjami

• Mozna jawnie zmienic powiazania
• Powoduje wydluzenie kodu
• Rejestry SS i CS

23
Realokacja obszarów pamieci
24
Stos

• Segment SS i rejestr SP
• Max rozmiar 64 kB
• Wszystkie operacje 16 bitowe
• Po kazdym zapisie rejestr SP zmniejszany jest o 2
• Po zdjeciu ze stosu SP zwiekszany o 2
• SP wskazuje ostatnio zajeta pozycje
• Zastosowanie rejestru BP

25
Operacje na stosie
26
Operacje I/O

• Oddzielna przestrzen adresowa
• Wydzielone instrukcje
• Przeslania I/O lt-gt akumulator
• Obszar I/O 0-FFh (adresowanie bezposrednia) lub
  0-FFFFh (adresowanie posrednie)

27
Obszary pamieci zarezerwowane

• 0-3FF tablica wektorów przerwan
• 0FFFF0h 0FFFFFh obszar na kod startowy
  (RESET)
• Zarezerwowany obszar I/O 0F8h-0FFh na potrzeby
  koprocesora

28
Pytania i uwagi