Микропроцессоры Intel 8086, Intel 80286

Микропроцессоры Intel 8086, Intel 80286

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 <#"607510.files/image001.gif">

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

Всего в процессоре i8086 было 14 16-разрядных регистров <#"607510.files/image002.jpg">

Рисунок 1. Схема, показывающая работу реального режима адресации процессора Intel 8086

Система команд

Система команд процессора i8086 состоит из 98 команд (и более 3800 их вариаций): 19 команд передачи данных, 38 команд их обработки, 24 команды перехода и 17 команд управления процессором. Возможно 7 режимов адресации. Микропроцессор не содержал команды для работы с числами с плавающей запятой. Данная возможность реализовывалась отдельной микросхемой, называемой математический сопроцессор <#"607510.files/image003.jpg">

Рисунок 2. Упрощённая схема адресации в защищенном режиме процессора Intel 80286

микропроцессор память команда intel

Суть защищённого режима заключается в следующем. Программист и разрабатываемые им программы используют логическое адресное пространство (виртуальное адресное пространство), размер которого может составлять 1024 Мбайт (для i286). Логический адрес преобразуется в физический адрес автоматически с помощью схемы управления памятью(MMU <http://ru.wikipedia.org/wiki/MMU>). Благодаря защищённому режиму, в памяти можно хранить только ту часть программы, которая необходима в данный момент, а остальная часть могла храниться во внешней памяти (например, на жёстком диске). В случае обращения к той части программы, которой нет в памяти в данный момент, операционная система может приостановить программу, загрузить требуемую секцию кода из внешней памяти и возобновить выполнение программы. Следовательно, становятся допустимыми программы, размер которых больше объема имеющейся памяти. Другими словами, пользователю кажется, что он работает с большей памятью, чем на самом деле. Однако реализация системы виртуальной памяти была еще далека от совершенства. Для использования защищённого режима необходима многозадачная операционная система, например Microsoft Windows 2.0 <http://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_2.x>, IBM OS/2 <http://ru.wikipedia.org/wiki/IBM_OS/2> или UNIX <http://ru.wikipedia.org/wiki/UNIX>.

Физический адрес формируется следующим образом. В сегментных регистрах хранится селектор <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80>, содержащий индекс дескриптора <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%81%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BF%D1%82%D0%BE%D1%80> в таблице дескрипторов <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B0_%D0%B4%D0%B5%D1%81%D0%BA%D1%80%D0%B8%D0%BF%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2> (13 бит), 1 бит, определяющий к какой таблице дескрипторов будет производиться обращение (к локальной или к глобальной) и 2 бита запрашиваемого уровня привилегий. Далее происходит обращение к соответствующей таблице дескрипторов и соответствующему дескриптору, который содержал начальный, 24-битный, адрес сегмента, размер сегмента и права доступа. После чего вычислялся необходимый физический адрес, путём сложения адреса сегмента со смещением, хранящемся в 16-разрядном указательном регистре.

Однако защищённый режим в процессоре Intel 80286 обладал и некоторыми недостатками, такими как, несовместимость с программами, написанными для реального режима MS-DOS, для перехода из защищенного режима в реальный режим требовался аппаратный сброс процессора.

Технические характеристики

·              Дата анонса: 1 февраля 1982 года

·              Тактовая частота <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B0> (МГц): зависит от маркировки: 80286-6 - 6 МГц, 80286-8 - 8 МГц, 80286-10 - 10 МГц, 80286-12 - 12,5 МГц

·              Разрядность регистров <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B3%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%B0>: 16 бит

·              Разрядность шины данных <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85>: 16 бит

·              Разрядность шины адреса <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%B0%D0%B4%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%B0>: 24 бит

·              Объём адресуемой памяти: 16 Мбайт

·              Объём виртуальной памяти: 1 Гбайт

·              Количество транзисторов: 134 000

·              Техпроцесс (нм): 1500 (1,5 мкм)

·              Площадь кристалла: 49 мм²

·              Напряжение питания: +5 В

·              Разъём: 68-pin

·              Корпус: 68-контактный керамический LCC (R80286), пластиковый LCC (N80286), керамический PGA (CG80286 или A80286)

Используемая литература

1.      Алхимов Ю.В. .Микропроцессоры и цифровые системы в неразрушающем контроле - ТПУ,2010 . - 245 с.

2.      <http://ru.wikipedia.org/wiki/80286>

.        <http://ru.wikipedia.org/wiki/8086>