Микропроцессоры Intel 8086, Intel 80286

Функциональная схема микропроцессора Intel 8086 (i8086). Формирование физического адреса памяти, выборка команд из памяти и запись их в очередь команд. Система команд процессора. Суть защищенного режима, переход из защищенного режима в реальный режим.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЁВА»

Факультет электронной техники

Кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

по курсу «Архитектура ЭВМ»

ПР-230102-01-12

Intel 8086, Intel 80286

Выполнила: Проверил:

студент 441 группы Лещанкин К.А.

Ямашкина Яна

Саранск, 2012

Intel 8086 (также известный как iAPX86) -- первый 16-битный микропроцессор компании Intel, разрабатывавшийся с весны 1976 года и выпущенный 8 июня 1978 года. Процессор имел набор команд, который применяется и в современных процессорах, именно от этого процессора берёт своё начало известная на сегодня архитектура x86.

Функциональная схема микропроцессора Intel 8086 (i8086)

Микросхема 8086 представляет собой однокристальный высокопроизводительный 16-разрядный микропроцессор с фиксированной системой команд. Микропроцессор предназначен для использования в качестве центрального процессорного устройства при построении средств вычислительной техники - от простейших одноплатных микроЭВМ до высокопроизводительных мультипроцессорных систем.

Микропроцессор обладает высоким быстродействием, обеспечивает возможность прямой адресации памяти объемом до 1М байта, 65536 устройств ввода и 65536 устройств вывода. Для вычисления адресов операндов, размещенных в памяти, используется 24 режима адресации. Микропроцессор имеет векторную структуру прерываний и обеспечивает обработку до 256 запросов прерываний трех типов: внешних, внутренних и программных.

Архитектурной особенностью микропроцессора 8086 является наличие аппаратно-программных средств, позволяющих упростить построение мультипроцессорных систем на его основе. Эти средства обеспечивают синхронизацию работы нескольких независимых (выполняющих собственные потоки команд) процессоров, имеющих общие ресурсы, а также синхронизацию параллельной работы микропроцессора и сопроцессоров (специализированных процессоров, аппаратно реализующих команды сложных процедур). Микропроцессор 8086 характеризуется двумя режимами работы - минимальным и максимальным, которые отличаются способом формирования сигналов обмена и соответственно возможностями реализуемых систем.

Функциональная схема микропроцессора приведена на рис.1. Структура микропроцессора 8086 ориентирована на параллельное выполнение функций выборки и выполнения команд и состоит из устройства сопряжения канала (УСК), устройства обработки (УО) и устройства управления и синхронизации.

Устройство сопряжения канала предназначено для формирования физического адреса памяти, выборки команд из памяти и записи их в очередь команд, чтения операндов команд из памяти или регистров ввода/вывода, записи результатов выполнения команд в память или регистры ввода/вывода.

В УСК входят: шесть 8-разрядных регистров очереди команд; четыре 16-разрядных сегментных регистра; 16-разрядный регистр адреса (указателя) команды; 16-разрядный регистр обмена; 16-разрядный сумматор адреса.



Рис.1. Функциональная схема микропроцессора

Устройство обработки предназначено для выполнения операций по обработке данных. Команды, выбранные из памяти и записанные в регистры очереди команд УСК, по запросам от УО поступают через 8-разрядную магистраль команд на микропрограммное устройство управления, которое декодирует команды и вырабатывает соответствующую последовательность микрокоманд, управляющую процессом выполнения текущей операции. УО не имеет непосредственной связи с внешней магистралью системы и обменивается данными через регистр обмена с УСК.

В устройство обработки входят: 16-разрядное арифметико-логическое устройство, восемь 16-разрядных регистров общего назначения, 16-разрядный регистр признаков состояния микропроцессора.

Команды всегда выбираются из памяти как слова, независимо от четности или нечетности адреса, по которому производится чтение команды.

Отличительной особенностью 8086 является возможность аппаратной перестройки внутренней структуры схемы управления и синхронизации. Выбор режима функционирования этой схемы предоставляет разработчику системы возможность выбора подмножества выходных управляющих сигналов в соответствии со степенью сложности проектируемой микропроцессорной системы. Системная настройка обеспечивается специальным выводом выбора режима MN/MX.

Микропроцессор позволяет обрабатывать 256 типов прерываний с номерами от 0 до 255, которые делятся на внешние аппаратные, внутренние аппаратные и программные. Запросы на внешние прерывания формируются внешними по отношению к микропроцессору устройствами. Запросы на внутренние прерывания формируются при выполнении определенных команд или по некоторым условиям при выполнении команд. По любому прерыванию управление передается программе (процедуре) обслуживания прерывания посредством вектора прерывания, выбираемого из таблицы векторов прерывания, располагаемой в памяти.

Запросы на внешние прерывания воспринимаются и обрабатываются после выполнения текущей команды. Внешние прерывания поступают на микропроцессор по двум внешним выводам (INT и NMI) и делятся на маскируемые и немаскируемые.

Структура регистров

Регистры общего назначения

AH

AL

AX (primary accumulator)

BH

BL

BX (base, accumulator)

CH

CL

CX (counter, accumulator)

DH

DL

DX (accumulator, other functions)

Индексные регистры

SI

Source Index

DI

Destination Index

Указательные регистры

BP

Base Pointer

SP

Stack Pointer

Регистр состояния

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

(bit position)

-

-

-

-

O

D

I

T

S

Z

-

A

-

P

-

C

Флаги

Сегментные регистры

CS

Code Segment

DS

Data Segment

ES

ExtraSegment

SS

Stack Segment

Указатель команды

IP

Instruction Pointer

Всего в процессоре i8086 было 14 16-разрядных регистров: 4 регистра общего назначения (AX, BX, CX, DX), 2 индексных регистра (SI, DI), 2 указательных (BP, SP), 4 сегментных регистра (CS, SS, DS, ES), программный счётчик или указатель команды (IP) и регистр флагов (FLAGS, включает в себя 9 флагов). При этом регистры данных (AX, BX, CX, DX) допускали адресацию не только целых регист...