Wiki ТНТУ - Внесок користувача [uk]

Організація та призначення регістрів загального призначення КР1816ВЕ48

2011-05-03T20:16:20Z

Lisil: Створена сторінка: Блок пам'яті даних складається з ОЗП, дешифратора і регістра адреси (РА). Дешифратор призн…

Блок пам'яті даних складається з ОЗП, дешифратора і регістра адреси (РА). Дешифратор призначений для визначення позиції комірки ОЗП, на основі адреси збереженої в РА. Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) використовується лише як пам'ять даних. Він служить для записування, зберігання та зчитування даних у процесі роботи програми інформації. Загальний об'єм ОЗП залежить від типу мікросхеми.

В ОЗП виділені два банки регістрів загального призначення, та восьмирівневий 16-розрядний стек. Решта комірок пам'яті використовується у якості ОЗП загального призначення для збереження даних. Спрощена структура оперативної пам'яті зображена рис.

[[Файл:Структура ОЗП КР1816ВЕ48.JPG|300px|thumb|center|Рис. Структура ОЗП КР1816ВЕ48.JPG]]

Банки регістрів загального призначення (РЗП) розміщені у комірках з адресами 0¸7 та 24¸31 (18h ¸ 1Fh). Кожен банк має по вісім 8-розрядних регістрів. Регістри кожного банка призначені для тимчасового зберігання даних. Регістри загального призначення використовувати простіше ніж звичайні комірки пам'яті. За допомогою спеціальної команди BS0 чи BS1 можна легко змінити активний банк регістрів. Фактично, банк регістрів подібний на сегмент стана задачі у потужних процесорах.

Восьмирівневий 16-розрядний стек (адреси 8¸23) використовується для збереження адреси повернення з підпрограм. У разі необхідності його ж можна використовувати у якості стека даних, якщо програміст буде сам змінювати вказівник стека. Обсяг стека обмежений – у нього може бути поміщено лише 8 двобайтових слів, а переповнення стека ні як не контролюється, тому при використанні стека слід бути обережним. У разі можливості переповнення стека варто контролювати його стан за допомогою розрядів S2¸S0 у РССП. ОЗП розміщене у старших адресах може використовується лише як ОЗП даних. Блок РПЗП призначений для збереження та вибірки кодів команд, що виконуються мікро-ЕОМ. Він складається з: репрограмованого постійного запам'ятовуючого пристрою (РПЗП) ємністю 1 чи 2 кбайти, котрий призначений для збереження програм; дешифратора, для дешифрування номера комірки РПЗП та лічильника команд старшого (ЛК11-ЛК8) та молодшого байта адреси (ЛК7-ЛК0).

Файл:Структура ОЗП КР1816ВЕ48.JPG

2011-05-03T20:12:14Z

Lisil:

Мікропроцесор Intel 80286

2011-02-26T17:04:48Z

Lisil:

[[Мікропроцесор]] '''Intel 80286''' є другим поколінням 16-розрядних [[мікропроцесор]]ів.

== Загальні характеристики ==

=== Розширення ===

* тактова частота від 8 до 10 Мгц, продуктивність у 2-3 рази вища, ніж у і8086;

* адресує до 16 Мбайт фізичної пам'яті, з можливістью виділення кожній програмі віртуальної пам'ятті розміром до 1 Гбайта;

* реалізовано конвеєрне виконання команд;

* реалізовано багатозадачний режим роботи.

Найістотнішою відмінністю від Intel 8086 є механізм керування адресацією пам'яті, що забезпечує 4-рівневу систему захисту і підтримання віртуальної пам'яті, та спеціальні засоби призначені для підтримання механізму перемикання задач.

== Технічні характеристики ==

*Тактова частота (МГц): залежитьвід маркування: 80286-6 — 6 МГц, 80286-8 — 8 МГц, 80286-10 — 10 МГц, 80286-12 — 12,5 МГц
*Розрядність регістрів: 16 біт
*Розрядність шини даних: 16 біт
*Розрядність шини адреси: 24 біт
*Об'єм адресуємої пам'яті: 16 Мбайт
*Об'єм віртуальної пам'яті: 1 Гбайт
*Кількість транзисторів: 134 000
*Техпроцес (нм): 1500 (1,5 мкм)
*Площа кристала: 49 мм²
*Напруга : +5 В
*Роз'єм: 68-pin
*Корпус: 68-контактний керамічний LCC (R80286), пластиковий LCC (N80286), керамічний PGA (CG80286 або A80286)

== Мікропроцесор Intel 80286 ==

Фірма Intel в 1983 р. оголосила про випуск мікропроцесора і80286. Цей пристрій зберігає сумісність з мікропроцесором 8086 так як і мікропроцесор 80186, але значно відрізняється від нього по своїх можливостях завдяки наявності додаткових засобів. В мікропроцесорі 80286 немає внутрішніх генератора синхронізації, логіки вибору мікросхем, каналів DMA, таймерів і контролера переривань. Замість цього є засоби керування пам'яттю і віртуальною пам'яттю.

Фірма IBM гарантувала широке розповсюдження мікропроцесора 8088, застосувавши його в своєму першому комп'ютері IBM PC. Вона ж забезпечила популярність мікропроцесора 80286, використавши останній у більш досконалому персональному комп'ютері IBM PC/АТ.
Мікропроцесор має розширену систему команд, яка містить усі команди і8086 (крім «напівлегальної» команди POP CS), кілька нових команд загального призначення та команди керування захистом.

== Опис ==
Мікропроцесор Intel 80286 має 16-бітну шину даних і 24 розрядну адресну шину з котрої в реальному режимі використовуються лише 20 розрядів.
Мікропроцесор має розширену систему команд, яка містить усі команди і8086 (крім "напівлегальної" команди POP CS), кілька нових команд загального призначення та команди керування захистом.
Процесори i80286 випускали в 68-вивідних корпусах PLCC і PGA. Їх інтерфейс відрізняється від і8086 використанням роздільних шин адрес і даних, конвеєрної адресації, а також складом та призначенням керуючих сигналів, передбачено можливість використання математичного співпроцесора і80287.
Шина адреси дозволяє адресувати 16 Мбайт фізичної пам’яті в захищеному режимі і 1 Мбайт із області молодших адресів — у реальному режимі. Із цього правила для реального режиму є два винятки:

лінії А[20:23] після сигналу RESET на час вибірки коду перебувають в одиничному стані до першої інструкції міжсегментного переходу;

лінія А20 може приймати одиничні значення, коли поєднання значень сегментного регістра і ефективної адреси призводить до переходу через межу 0FFFFFh (максимально можливі значення фізичної адреси в реальному режимі 10FFFEh). Для забезпечення повної програмної сумісності з і8086 застосовують програмно-керований вентиль, що примусово обнулює лінію А20 системної шини адреси.
=== Режими роботи ===
Процесор і80286 може працювати в двох режимах роботи: [[ Реальний режим роботи|реальному]], котрий є повністю сумісним з Intel 8086, та [[Захищений режим роботи|захищеному]].
У реальному режимі можлива адресація до 1 Мбайта фізичної пам'яті. За складом і призначенням у реальному режимі регістри i80286 в основному, збігаються з регістрами i8086. Зміни стосуються призначення бітів регістра ознак і можливістю переключення у захищений режим. У процесі виконання програми МП використовує 6-байтну чергу команд. Відзначимо, що завдяки архітектурі скорочено час виконання команд, тому підпрограми часової затримки на цьому МП працюють швидше ніж на і8086.
У захищеному режимі мікропроцесор дозволяє адресувати до 16 Мбайтів фізичної пам'яті, на які для кожної задачі з використанням механізму сегментної адресації та зовнішніх регістрів сторінок можуть відображатися до 1 Гбайта віртуальної пам'яті. Переключення у захищений режим здійснюють однією командою (з попередньо підготовленими таблицями дескрипторів). Зворотне переключення у реальний режим можливе тільки через апаратне скидання мікропроцесора, що вимагає відносно значного часу.
=== Регістри ===
[[Файл:Registru mikroprocesora Intel 80286.jpg|200px|thumb|right|Регістри Мікропроцесора Intel 80286]]
У процесорі i80286 є програмно доступних регістрів, з них мають таку саму назву як і в i8086, а решта полегшує використання багатозадачних операційних систем. Вміст цих регістрів можна прочитати, або змінити певними командами. Мікропроцесор містить також і «невидимі регістри», які зберігають різну інформацію для роботи процесора та пришвидшують його роботу.

Регістри можна об'єднати в групи за схожістю виконуваних ними функцій. У першу групу, названу групою регістрів загального призначення, входять регістри AX, BX, CX, DX. Вони призначені в основному для збереження даних. Регістри BX і DX можна додатково використовувати як адресні: регістр BX — як адреса зміщення байта чи слова в оперативній пам'яті, регістр DX — як адреса порту вводу-виводу. Кожен з цих регістрів має свої особливості. Наприклад, регістр AX завжди є одним з операндів команди множення, регістр CX використовується у якості лічильника у команді LOOP, DX — як розширення регістра AX у командах множення і ділення. Ці регістри є 16-розрядними, і складаються з двох однобайтових регістрів кожен: AX — з AH і AL, BX — з BH і BL і т. д.

Наступну групу утворюють шістнадцятирозрядні регістри SP, BP, SI, DI. Їх називають групою адресних й індексних регістрів. Вони можуть використовуватися в якості адресних або індексних регістрів при обробці масивів даних, а також у якості шестнадцятирозрядних регістрів загального призначення (крім SP).

Шістнадцятирозрядні регістри CS, DS, SS, ES утворюють групу сегментних регістрів. У мікропроцесорі i80286 доступ до даних і коду програми в пам'яті здійснюється через сегменти розміром максимум 64 кбайт. Регістр CS визначає початок сегмента кода; регістр DS — початок сегмента даних; регістр SS — початок сегмента стека, регістр ES — початок сегмента додаткових даних.

== Зовнішні посилання ==

* [http://dl.tntu.edu.ua/95/content/842/ Офіційний сайт ТНТУ]

Мікропроцесор Intel 80286

2011-02-26T17:03:17Z

Lisil: Створена сторінка: Мікропроцесор '''Intel 80286''' є другим поколінням 16-розрядних мікропроцесорів. == Загальн…

Файл:Registru mikroprocesora Intel 80286.jpg

2011-02-26T17:00:48Z

Lisil:

Реальний режим роботи

2011-02-26T16:41:02Z

Lisil:

'''Реальний режим роботи''' [[Мікропроцесор Intel 80286|Мікропроцесора Intel 80286]] призначений для забезпечення найбільшої сумісності з МП і8086. Адресація пам'яті у реальному режимі роботи здійснюється аналогічно до і8086, ніякого захисту програм та даних немає.

== Опис роботи ==
Для адресації пам'яті МП використовує логічні та фізичні адреси. Логічна адреса є 32-бітною незалежно від режиму роботи МП. Вона містить 16-розрядний сегмент та 16-розрядне зміщення. Логічну адресі звичайно записують у формі: сегмент:зміщення. У реальному режимі мікропроцесор звертається до пам'яті, генеруючи 20‑розрядні (точніше, "майже 20-розрядні") фізичні адреси. Формування фізичної адреси здійснюється по правилу зображеному на рис. 8: сегментна частина зсувається на 4 розряди вліво та додається до зміщення. Отже адреси початку сегментів завжди починаються з числа, кратного 16, а кожен сегмент пам'яті має розмір 64 кбайти. Легко довести, що одній фізичній адресі відповідає 16 384 різних логічних адрес. Наприклад: фізичній адресі 00400h (0000 0000 0100 0000 0000b) відповідають логічні адреси 0040:0000 та 0000:0400.
[[Файл:Formyvannja fizuchnoji adresu y realmomyrejumi robotu.jpg||200px|thumb|center|Фомування фізичної адреси у реальному режимі роботи]]
Хоча адресація пам'яті в реальному режимі роботи здійснюється по алгоритму використаному у процесорі і8086, але розробники МП лишили можливість адресувати дані за межами першого мегабайта. Адреса 0F0000:0FFFF відповідає максимально можливій фізичній адресі 0FFFFFh. Але, використовуючи 16-розрядні регістри процесора, є можливість задати і більші значення логічної адреси, наприклад, 0FFFFh:0010h. У даному МП при використанні указаної логічної адреси відбудеться звертання по фізичній адресі 100000h, котра знаходиться за межами першого мегабайта (у МП і8086 було б звертання по адресі 00000h). Тобто у реальному режимі з'являється ще один додатковий сегмент пам'яті, що лежить вище межі першого мегабайта. Цей сегмент називається областю верхньої пам'яті (High Memory Area). Йому відповідає діапазон логічних адрес від 0FFFFh:0010h до 0FFFFh:0FFFFh. Розмір області складає 64 кбайта без 16 байт.

Для досягнення повної сумісності з МП і8086 на системній платі є логічний елемент, що може примусово обнулити лінію A20, проте можливість отримання додаткової пам'яті звичайно переважує можливість звертання до початкових адрес МП і8086 дуже нестандартним чином і таким блокуванням не користуються. Існує також можливість завантаження у сховані регістри МП базової адреси, що знаходиться за межами першого мегабайта по відлагоджувальній команді LOADALL, котра завантажує абсолютно усі регістри МП даними з структури розміщеної по адресам 80:0h-80:66h.

У реальному режимі роботи будь-яка програма може встановити довільні значення в сегментні регістри і адресувати будь-яку ділянку пам'яті. Зокрема, будь-яка програма може навмисно чи через помилку зруйнувати області даних, що належать операційній системі.

У реальному режимі передавання керування виконується за допомогою команд JMP, CALL, INT, RET, IRET, а також при виникненні переривань. При внутрішньосегментньому передаванні керування у регістр IP заноситься нове значення, а регістр CS не модифікується. Міжсегментне передавання і одночасно змінює регістри CS і IP, а також у деяких випадках і регістр ознак F (переривання і команди RET, IRET).

Внутрішньосегментне передавання керування виконується командами JMP, CALL, RET, а міжсегментна передача керування – командами JMP, CALL, INT, RET, IRET і у випадку виникнення переривань.

У реальному режимі будь-якій програмі дозволяється робити перехід на будь-яку адресу, або викликати будь-які підпрограми та переривання. Є можливість здійснити перехід на команди початкової ініціалізації системи або спробувати виконати дані. Єдина умова для успішного виклику підпрограми – знання адреси підпрограми (сегмента і зміщення) і формату переданих даних.

=== Недоліки ===
Отже два основні недоліки реального режиму:

*обмежений адресний простір;

*вільний доступ для будь-яких програм, до будь-яких областей даних, що становить потенційну небезпеку для цілісності операційної системи.

Цих недоліків повністю позбавлена схема адресації пам'яті, яка використана у [[Захищений режим роботи|захищеному]] режимі.

== Зовнішні посилання ==
[http://dl.tntu.edu.ua/95/content/14015/ Офіційний сайт ТНТУ]

Файл:Format polja dlja dostypy deskruptora.jpg

2011-02-26T16:11:42Z

Lisil:

Файл:Format deskruptora.jpg

2011-02-26T16:09:19Z

Lisil:

Файл:Format deskruptora LDT.jpg

2011-02-26T15:59:21Z

Lisil:

Файл:Format registra GDTR.jpg

2011-02-26T15:57:16Z

Lisil:

Файл:Formyvannja fizuchnoji adresu y zahushchenomy rejuma roboru.jpg

2011-02-26T15:37:10Z

Lisil:

Файл:Formay selektora.jpg

2011-02-26T15:29:15Z

Lisil:

Реальний режим роботи

2011-02-26T15:02:38Z

Lisil: Створена сторінка: '''Реальний режим роботи''' Мікропроцесора Intel 80286 призначений для з…

'''Реальний режим роботи''' [[Мікропроцесор Intel 80286|Мікропроцесора Intel 80286]] призначений для забезпечення найбільшої сумісності з МП і8086. Адресація пам'яті у реальному режимі роботи здійснюється аналогічно до і8086, ніякого захисту програм та даних немає.

== Опис роботи ==
Для адресації пам'яті МП використовує логічні та фізичні адреси. Логічна адреса є 32-бітною незалежно від режиму роботи МП. Вона містить 16-розрядний сегмент та 16-розрядне зміщення. Логічну адресі звичайно записують у формі: сегмент:зміщення. У реальному режимі мікропроцесор звертається до пам'яті, генеруючи 20‑розрядні (точніше, "майже 20-розрядні") фізичні адреси. Формування фізичної адреси здійснюється по правилу зображеному на рис. 8: сегментна частина зсувається на 4 розряди вліво та додається до зміщення. Отже адреси початку сегментів завжди починаються з числа, кратного 16, а кожен сегмент пам'яті має розмір 64 кбайти. Легко довести, що одній фізичній адресі відповідає 16 384 різних логічних адрес. Наприклад: фізичній адресі 00400h (0000 0000 0100 0000 0000b) відповідають логічні адреси 0040:0000 та 0000:0400.
[[Файл:Formyvannja fizuchnoji adresu y realmomyrejumi robotu.jpg||200px|thumb|center|Фомування фізичної адреси у реальному режимі роботи]]
Хоча адресація пам'яті в реальному режимі роботи здійснюється по алгоритму використаному у процесорі і8086, але розробники МП лишили можливість адресувати дані за межами першого мегабайта. Адреса 0F0000:0FFFF відповідає максимально можливій фізичній адресі 0FFFFFh. Але, використовуючи 16-розрядні регістри процесора, є можливість задати і більші значення логічної адреси, наприклад, 0FFFFh:0010h. У даному МП при використанні указаної логічної адреси відбудеться звертання по фізичній адресі 100000h, котра знаходиться за межами першого мегабайта (у МП і8086 було б звертання по адресі 00000h). Тобто у реальному режимі з'являється ще один додатковий сегмент пам'яті, що лежить вище межі першого мегабайта. Цей сегмент називається областю верхньої пам'яті (High Memory Area). Йому відповідає діапазон логічних адрес від 0FFFFh:0010h до 0FFFFh:0FFFFh. Розмір області складає 64 кбайта без 16 байт.

Для досягнення повної сумісності з МП і8086 на системній платі є логічний елемент, що може примусово обнулити лінію A20, проте можливість отримання додаткової пам'яті звичайно переважує можливість звертання до початкових адрес МП і8086 дуже нестандартним чином і таким блокуванням не користуються. Існує також можливість завантаження у сховані регістри МП базової адреси, що знаходиться за межами першого мегабайта по відлагоджувальній команді LOADALL, котра завантажує абсолютно усі регістри МП даними з структури розміщеної по адресам 80:0h-80:66h.

У реальному режимі роботи будь-яка програма може встановити довільні значення в сегментні регістри і адресувати будь-яку ділянку пам'яті. Зокрема, будь-яка програма може навмисно чи через помилку зруйнувати області даних, що належать операційній системі.

У реальному режимі передавання керування виконується за допомогою команд JMP, CALL, INT, RET, IRET, а також при виникненні переривань. При внутрішньосегментньому передаванні керування у регістр IP заноситься нове значення, а регістр CS не модифікується. Міжсегментне передавання і одночасно змінює регістри CS і IP, а також у деяких випадках і регістр ознак F (переривання і команди RET, IRET).

Внутрішньосегментне передавання керування виконується командами JMP, CALL, RET, а міжсегментна передача керування – командами JMP, CALL, INT, RET, IRET і у випадку виникнення переривань.

У реальному режимі будь-якій програмі дозволяється робити перехід на будь-яку адресу, або викликати будь-які підпрограми та переривання. Є можливість здійснити перехід на команди початкової ініціалізації системи або спробувати виконати дані. Єдина умова для успішного виклику підпрограми – знання адреси підпрограми (сегмента і зміщення) і формату переданих даних.

=== Недоліки ===
Отже два основні недоліки реального режиму:

*обмежений адресний простір;

*вільний доступ для будь-яких програм, до будь-яких областей даних, що становить потенційну небезпеку для цілісності операційної системи.

Цих недоліків повністю позбавлена схема адресації пам'яті, яка використана у [[Захищений режим роботи Мікропроцесора Intel 80286|захищеному]] режимі.

== Зовнішні посилання ==
[http://dl.tntu.edu.ua/95/content/14015/ Офіційний сайт ТНТУ]

Файл:Formyvannja fizuchnoji adresu y realmomyrejumi robotu.jpg

2011-02-26T15:00:36Z

Lisil:

Реальний та захищений режими роботи МП

2011-02-26T14:58:29Z

Lisil: Створена сторінка: Реальний та Захищений режим роботи МП

[[Реальний режим роботи|Реальний]] та [[Захищений режим роботи|Захищений]] режим роботи МП