|
|
Архитектурные особенности микропроцессора К1810ВМ86
БИС К1810ВМ86 представляет собой однокристальный высокопроизводительный 16-разрядный микропроцессор, выполненный на усовершенствованной n-канальной МОП-технологии со средним временем задержки распространения сигналов на вентиль 2нс и высокой функциональной плотностью (29 тыс. транзисторов на кристалл). Основными архитектурными особенностями микросхемы К1810ВМ86, отличающими ее от микросхемы КР580ИК80А и позволяющими больше чем на порядок повысить производительность систем, является: 1. Более мощная система команд с расширенными возможностями адресации памяти, включающими команды умножения, деления и обработки последовательных байтов или слов; 2. Аппаратная реализация процесса совмещения операций выполнения и выборки команд; 3. Более гибкая и мощная организация системы прерывания; 4. Аппаратная реализация некоторых механизмов взаимодействия нескольких процессоров, упрощающая построение сложных мультипроцессорных систем;
Основные системные характеристики микропроцессора:
В микропроцессоре ВМ86 применены новые архитектурные решения, к которым, в частности, относится разделение функций сопряжения с шиной выполнения команд. В соответствии с этим структуру микропроцессора (рис.2.8.а) можно условно разделить на 2 части: блок сопряжения с шиной (БСШ) и исполнительный блок (ИБ). БСШ обеспечивает функции, связанные с выборкой операндов и кодов команд из памяти, запоминанием операндов, установлением очередности команд, а также формированием адресов операндов и команд. ИБ получает команды из очереди команд и указывает адрес операнда для БСШ.
б) Рис.2.8. Схема МП К1810ВМ86 и его регистры Операнды из памяти поступают через БСШ на обработку в ИБ, который выполняет предписанные операции и возвращает результаты в память через БСШ. Важным достоинством ВМ86 является то, что БСШ и ИБ работают параллельно, причем БСШ обеспечивает извлечение кодов заблаговременно, в то время как ИБ выполняет текущую команду. Это повышает пропускную способность мультиплексированной шины адреса/данных (ША/Д) и увеличивает быстродействие МП. В МП МВ86 имеется четырнадцать 16-разрядных регистров (вместо семи 8-разрядных регистров в ВМ80), которые по своему назначению можно разделить на 3 группы (рис. 2.8.б). Регистры АХ, ВХ, СХ, DX образуют группу регистров общего назначения (РОН). Эти регистры могут без ограничений участвовать в выполнении арифметико-логических операций. Некоторые другие операции, например операции над цепочками байтов и слов, предписывают регистрам данной группы специальное использование (рис. 2.8.б). В отличии от регистров других групп, РОН обладает свойствами раздельной адресации старших и младших байтов. Поэтому РОН можно рассматривать как совокупность двух наборов 8 -разрядных регистров, набора Н и набора L. Регистры всех других групп являются неделимыми и оперируют 16-разрядными словами. Регистры SP, BP, SI, DI образуют группу указательных и индексных регистров, назначение которых заключается в том, что они содержат значения смещений, используемых для адресации в пределах текущего сегмента памяти. Регистры CS, DS, SS, ES, образующие группу сегментных регистров, играют важную роль во всех действиях ЦП, связанных с адресацией памяти. Кроме перечисленных регистров имеются два 16-разрядных регистра: IP – указатель команд, F – регистр флагов. В регистре IP формируется относительный (относительно CS) адрес команды, подлежащей исполнению. В регистре F (рис. 2.9) используются следующие 9 разрядов:
Рис. 2.9. Структура регистра флагов
CF – перенос PF – четность AF – вспомогательный перенос ZF – нулевой результат SF – знак TF – пошаговый режим IF – разрешение прерывания DF – направление OF – переполнение
Флаги AF, CF, PF, SF, ZF эквивалентны соответствующим флагам ВМ80, что обеспечивает совместимость ВМ86 и ВМ80. Основные операции по обработке данных выполняются в АЛУ, с которым связана схема коррекции результатов (СКР), используемая при работе с данными, предоставляемыми в двоично-десятичных кодах. Связь внутренних узлов МП с шиной ША/Д осуществляется через буфер шины (БШ), состоящий из двунаправленных усилителей с тремя устойчивыми выходными состояниями. Усовершенствования архитектуры ВМ86 связано также с введением в структуру микропроцессора специального сумматора (СМ) для вычисления адресов памяти. Разрядность ША МП – 20. Однако для упрощения операций хранения и пересылки адресной информации процессор манипулирует 16-разрядными логическими адресами, к которым относятся начальные (базовые) адреса сегментов памяти и значения смещения в этих сегментах. Содержание каждого сегментного регистра рассматривается как 16 старших разрядов А19-А4 начального адреса соответствующего сегмента. Младшие разряды А3-А0 этого адреса определяют соответствующий сегмент. Наибольшая емкость памяти, отводимая под один сегмент, определяется максимальным значением 16-разрядного смещения и составляет 64К. В несложных схемах емкостью 64Кможно отказаться от сегментации памяти и установить все сегментные регистры в нулевые состояния. При этом 16-разрядный адрес смещения будет фактически абсолютным адресом и в этом отношении система эквивалентна построенной на основе ВМ80. |
|
/ 
