Информационни технологии & Интернет

Микропроцесор Intel I80386 е първият 32-разреден микропроцесор от фамилията Интел. Той беше обявен през 1985г. Преализиран чрез CHMOS III технология с норми 1, 5 микрометри и съдържа над 275 000 транзистори. В него са намерили място такива прогресивни решения, като конвейерна обработка на инструкциите, вградено устройство за управление на паметта, работа с виртуална памет, апаратни средства за настройка на програми, защитни механизми, позволяващи многопотребителска работа , и др. Осигурена е програмна съвместимост с I80286, I8086 и I8088, което позволява на I80386 да се изпълнява голяма част от готовото програмно осигуряване.

Обща характеристика:
I80386 е съвременен високопроизводителен микропроцесор, който се характеризира със следните възможности:

• тактова честота до 20MHz;
• вътрешна кеш-памет за инструкции и адресни таблици;
• 64 Тбайта логически адресируемо пространство;
• 32-разредната шина за обмен на данни;
• възможност за сегментиране и/или старанициране на паметта;
• размер на сегмент от паметта – променлив до 4 Гбайта;
• размер на страница от памета – 4 Кбайта;
• вградени средства за управление и защита на паметта;
• вход-изход – чрез отделно 64-Кбайтово адресно пространство или вмъкнат в общото адресно пространсво за паметта;
• интерфейс за копроцесори;
• работа с вуртуална памет;
• 8 вътрешни 32-разредни регистри с общо предназначение;
• 9 вида данни;
• 14 начина за адресиране;
• вградени средства за настройка на програми;
• обработка на числа с плаваща запетая съвместно с копроцесор I80386, I80287;
• програмна съвместимост с I8086, I8088, I80186 и I80286;

Структорната схема I80386 е с конвейерен принцип на обработка на инструкциите. Той се реализира чрез устройство за извличане на инструкция (УИИ), устройство за декодиране на инструкция (УДИ), управляващо устройство (УУ), аритметико-логическо у-во (АЛУ), сегментиращоустройство (СУ), странициращоустройство (СТУ), у-во за управление на шината (УУШ) и устройство за защита (УЗ). Всички тезу устройства действат относително самостоятелно. Това козволява на висока степен на паралелизъм при тяхната работа, което съкращава времето за обработка на една инструкция. Затова способства и добре развитата мрежа от вътрешни шини, осигуряваща информационното обслужване на отделните устройства. Общата синхронизация се изпълнява от УУ. Освен това УУ се състой от блок за управление на АЛУ и блок за управление на паметта. Действието на всяко от посочените по-горе устройства се съдържа в наименованието му. Ще поясним само, че СУ, СТУ и УЗ представляват вградено в микропроцесора у-во за управление на паметта (УУП). Това устройство има за задача да преобразува логическите адреси в физически. То е твърде разпространене в твърде много компютърни системи и особено в тезим, работещи в много потребителски режим, но обикновенно е външно за процесора. Интегрирането му в процесора заедно със специалната кеш-памет за адресни таблици силно редуцира обръщенията към паметта. Това намалява натоварването на шината на микропроцесора и увеличава бързодействието му.

Регистри. Микропроцесора Intel 80386 съдържа 16 регистъра достъпни за приложния програмист. Те могат да бъдат разделени на 3 групи – общи, сегментни и служебни (флагов и указател). Общи регистри 32-битовите регистри с общо предназначение се използват преди всичко за съхранение на операндите за аритметични и логически операции. Тези регистри се означават с EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESP, ESI, EDI, като могат да се използват и за пресмятане на адресни операнди, с изключение на регистъра ESP. Младшите части на всички рег. могат да се използват отделно като 16-битови рег. за съвместимост с микропроцесорите 8086 и 80286, като са означени по същия начин – AX, BX, CX, DX, BP, SP, SI, DI. Първите 4 рег. могат да съхраняват и байтови операнди – Старши байтове(AH, BH, CH, DH) и младши (AL, BL, CL, DL), което е полезно при обработка на символи и други 8-битови данни. Сегментни регистри за разлика от разглежданите досега микропроцесори, 80386 има 6 сегментни регистри CS, SS, DS, ES, FS, GS , т. е. има вда сегмента за данни FS и GS в повече или общо 4 сегмента за данни. Това позволява текуща изпълнявана програма да адресира в 4 сегмента, т. е. ефективно да има достъп към различни структори от данни. 80386 извлича всички инструкции от кодовия сегмент CS, като използва за отместване съдържанието на указателя на инструкциите-EIP. Флаговия регистър EFLAGS e 32-битов. Младшите 16 бита, означавани с FLAGS, са идентични с флаговия рег на 8086 и 80286. Указателят на инструкции EIP е 32 битов рег. , чиято младша 16-битова част IP може да се използва т процесора отделно. Общият формат на инструкциите на 80386 обхваща двубайтов код на операцията, два байта за регистровия и адресния спецификатор, адресно поле(0-4 байта) и поле на непосредствения операнд (0-4 байта).

Входно-Изходни сигнали на I80386 :

Двупосочната шина за данни има 32 извода(D31-D0). Наведнъж могат да се предават 8, 16, 24 или 32 бита.
Адресната шина, която генерира 32 битови адреси, има 30 адресни извода(А31-А2) и 4 байтово-разрешаващи извода (BE3-BE0). Всеки байтово-разрешаващ извод отговаря на един от четирите байта на 32-байтовата шина за данни.
Изводите за състоянието на шината показват вида на шинния цикъл, който се изпълнява. Тези изходи индицират следните състояния:

• Адрес статус (ADS) – изходите на адресната шина са валидни;
• Запис/четене (W/R) – цикъл запис или четене;
• Памет/вход-изход (М/IO) – памет или обръщение от вход-изход;
• Данни/управление (D/C) – данни или управляващ цикъл;
• LOCK – заключен шинен цикъл.

Изводите за управление на шината позволяват на вуншната логика да управлява шинния цикъл в режим “цикъл след цикъл”. Тези изводи осигуряват следните функции:край на текущия шинен цикъл READY – управлява продулжителността на шинния цикул; Следващ адрес (NA) – позволява адресната конвейеризация, т. е. предава адресните и статусните сигнали за следващия шинен цикъл; Широчина на шината 16 (BS16) – активизира 16-битови операции по шината за данни, като данните се предават по младшите 16 бита на шината за данни. Следващите изводи се използват за управление на изпълнението на операциите в 80386 осигурява два стандартни интерфейса

• един за връзка с останалите главни шинни устройства и един специален шинен интерфейс към аритметичния копроцесор.
• Входът за синхронизиращия сигнал CLK2. който има двойна честота(32MHz при 16MHz централен процесор 80386).
• Входът RESET служи за инициализация на 80386;
• Входния сигнал HOLD се генерира от друго главно у-во за заемане на шините. Микропроцесорът отговаря със сигнал на изхода HOLDA при освобождаване на шините.
• Входът INTR е за маскирано, а NMI – за немаскирано прекъсване.
• Сигналите BUSY, ERROR и заявка от копроцесора (PEREQ) образуват интерфейса към копроцесора 80387.

Аритметико-логическо устройство (АЛУ)

Аритметико-логическото устройство изпълнява всички аритметични и логически функции – събиране, изваждане, умножение, деление и сравняване на две числа (А>В, А≥В, А=В, А≠В, А≤В, А<В). Това устройство контролира скоростта на изчислителния процес. При по-старите микрокомпютри времето за изпълнение на една инструкция се измерваше в милисекунди, а при новите в наносекунди или в пикосекунди.

Сходни статии:

1. 16 Разряден микропроцесор I8086/I8088 Обяснение и сравнение на видовете адресации, използвани в микропроцесорите. Начините за адресиране в общия случаи са еднакви както за 8 така и за 16 разредните ПК. Най-често използваните видове адресации...
2. Серията Intel През 1987 г. IBM и Microsoft обединяват своите усилия и предлагат за компютрите IBM-PC нова еднопотребителска много-задачна ОС OS/2, която е проектирана така, че да използва по-големите възможности (многозадачен режим)...
3. Ядрото на микропроцесора Още първите изчислителни машини, конструирани отначало с електронно-вакуумни лампи, а след това и с дискретни полупроводникови елементи – диоди и транзистори, са имали основно ядро – Централен Процесор (Central Processor...
4. Описание и технически параметри на компютърна система Централен процесор (CPU) Централният процесор е устройство, което в най-голяма степен определя бързодействието на една компютърна система. Една от най-важните му характеристики е тактовата честота.Тя показва колко такта извършва процесорът...
5. Операционни системи, процесори, компютри и оперативна памет Операционната система е сложна програмна система (съвкупност от програми), която служи като интерфейс (посредник, начин на връзка) както между потребителя и хардуера на компютъра, така и между приложните програми и...