Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Однокристальный микропроцессор Intel 8086 (К1810 ВМ86)

В настоящее время однокристальные МП с фиксированной системой команд и фиксированной разрядностью самые распространенные в средствах вычислительной техники. В своем развитии они претерпели целый ряд схемотехнических и архитектурных усовершенствований, однако базовая структура и основополагающие принципы их работы остались прежними. Изучать микропроцессоры лучше всего на конкретном образце. В качестве такого образца был выбран МП Intel 8086 и его российский аналог К1810 ВМ86. Этот МП был разработан в конце 1970-х гг. Именно с его появлением началась интенсивная компьютеризация всех областей деятельности, включая науку, производство, медицину, образование и просто быт.

МП Intel 8086 был создан для использования в качестве процессора в персональных компьютерах. Этот МП – 16-разрядный, поэтому его вычислительные возможности стали совместимы с возможностями процессоров больших ЭВМ. В настоящее время в компьютерах используются гораздо более мощные МП, а сферой использования этого МП остаются средства автоматизации производственных процессов. Однако идеи, заложенные в нем, продолжали развиваться в последующих типах МП – 80186, 80286, 80386, 80486 (обратите внимание на две последние цифры каждого МП). МП Pentium также можно считать дальнейшим развитием МП 8086, и первоначально он должен был иметь шифр 80586. В некоторых литературных источниках все семейство МП Pentium также проходит под номерами 80...86.

Структура МП Intel 8086

Как известно, перед тем как МП начинает выполнять команду, он должен ее считать из памяти программ. В первых МП процессы чтения очередной команды и ее выполнения производились последовательно друг за другом. В МП Intel 8086 впервые был применен принцип совмещения во времени выполнения очередной команды с выборкой следующей. Этот принцип получил название конвейерного и был положен в основу работы всех последующих типов МП. Для этого МП (рис. 4.11) разделен на два сравнительно независимых устройства: операционное устройство (ОУ) и шинный интерфейс (ШИ).

Структура микропроцессора Intel 8086

Рис. 4.11. Структура микропроцессора Intel 8086

ОУ осуществляет выполнение операций (математических, логических и т.д.), заданных командой. Шинный интерфейс выбирает команды из памяти программ, считывает операнды из памяти или ВУ, записывает результаты. Оба устройства работают параллельно, и пока ОУ выполняет операцию, ШИ подготавливает к выполнению следующую команду.

ОУ содержит набор 16-разрядных регистров, доступных при программировании микропроцессора, т.е. регистров для занесения или извлечения информации по командам программы. В состав ОУ входят регистры данных и адресные регистры (рис. 4.12). Регистры данных могут использоваться для хранения операндов и результатов операций. Каждый из них можно разделить и использовать как два независимых 8-разрядных регистра. В этом случае старшая половина регистра обозначается буквой Н (high), а младшая – L (low).

Внутренние регистры микропроцессора

Рис. 4.12. Внутренние регистры микропроцессора

Каждый из регистров данных кроме арифметических функций имеет также и специальное назначение в некоторых командах. Так, через регистр АХ (accumulator – аккумулятор) осуществляется передача и прием данных между микропроцессором и внешними устройствами в командах ввода/вывода. Регистр ВХ (base – база) может использоваться для хранения базового двоичного числа, используемого при вычислениях адресов ячеек ОЗУ. Регистр СХ (counter – счетчик) в некоторых командах используется как счетчик. Регистр DX (data – данные) в некоторых командах ввода/вывода содержит адрес регистра внешнего устройства – порта ввода/вывода.

Адресные регистры могут использоваться только для хранения 16-разрядных двоичных чисел, используемых при вычислении адресов ячеек ОЗУ. Регистры SI и DI называют индексными (index), а ВР и SPуказательными (pointer – указатель). Регистры SI, DI и ВР используются во многих командах для адресации ячеек ОЗУ и являются универсальными адресными регистрами. Регистр SP – специальный регистр, предназначенный для работы со стеком (stack pointer – указатель стека).

В состав ОУ также входят АЛУ, буферные регистры, регистр состояния процессора и схема управления. АЛУ, как и во многих МП, обеспечивает выполнение арифметических, логических и сдвиговых операций, формируя при этом признаки результата. Буферные регистры используются для временного хранения операндов и результата операции во время выполнения команды. Эти регистры недоступны для пользователя. Регистр состояния процессора осуществляет запись признаков результата – флажков, а также хранение флажков условий, от которых зависит выполнение некоторых специальных функций.

Каждому признаку соответствует свой флажок. Весь набор различных условий в командах условного перехода формируется на основе анализа содержимого разрядов слова состояния процессора – флажков. Таких флажков всего шесть. Это флажок знака, соответствующего старшему биту результата (1 – отрицательный, 0 – положительный); флажок нуля – если результат равен нулю; флажок паритета – если в младших битах четное число единиц; флажок переноса – если возникает перенос (заем) из старшего бита; флажок вспомогательного переноса – если возникает перенос (заем) из третьего бита при выполнении операций в двоично-десятичной арифметике; флажок переполнения – если результат не помещается в установленном диапазоне.

Схема управления осуществляет дешифровку команды и формирует необходимые управляющие сигналы. ОУ изолировано от внешней шины, поэтому обмен данными и адресами между ОУ и ШИ осуществляется по внутренней шине.

ШИ выполняет все операции обмена данными с памятью и ВУ по требованию ОУ. ШИ содержит устройство управления шиной, набор адресных регистров, включая ПС и специальные сегментные регистры, сумматор и набор регистров, называемых очередью команд.

Устройство управления шинами обеспечивает взаимодействие МП с внешними шинами. Когда ОУ занято выполнением команд и не требует выборки операндов из памяти или ВУ, ШИ самостоятельно выбирает из памяти программ очередные команды. Эти команды хранятся во внутренней регистровой памяти ШИ – очереди команд (см. рис. 4.11). Длина очереди – 6 байт. По мере выполнения команд очередь движется и в ней появляется свободное место. При этом ШИ обращается к памяти и считывает очередную команду. Такой порядок работы действует только при отсутствии команд условного или безусловного перехода. Если необходимо перейти к новому участку программы, очередь сбрасывается, в ПС заносится соответствующий адрес, ШИ выбирает эту команду и передает ее в ОУ. Пока ОУ выполняет команду, ШИ заполняет очередь следующими командами.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы