Процессор 8086 тактовая частота шины

Intel 8086 — первый 16-битный процессор компании Intel, 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.

Конкурентами микропроцессора i8086 являются такие разработки, как NEC V30, который был на 5% производительнее i8086, но при этом был полностью с ним совместим. Отечественным аналогом является микропроцессор К1810ВМ86, входивший в серию микросхем К1810.

Оглавление документа

Видео:Просто о сложном - тактовая частота процессора (CPU Clock)Скачать

Описание

Рынок 8-разрядных микропроцессоров в конце 1970-х был переполнен, и Intel оставляет попытки на нём закрепиться и выпускает первый 16-битный процессор. Процессор i8086 представляет собой модернизированный процессор i8080 и, хотя, разработчики не ставили перед собой цель достичь полной совместимости на программном уровне, большинство программ написанных для i8080 способны выполняться и на i8086. Новый процессор несёт в себе множество изменений, которые позволили значительно (в 10 раз) увеличить производительность по сравнению с предыдущим поколением процессоров.

Регистры

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 регистров, но и их младшей половины (регистры AL, BL, CL, DL) и старшей половины (регистры AH, BH, CH, DH), что позволяло использовать не только новое 16-разрядное ПО, но сохраняло совместимость и со старыми программами (правда, их необходимо было, по крайней мере, перекомпилировать).

Размер шины адреса был увеличен с 16 бит до 20 бит, что позволило адресовать 1 Мбайт (2 20 байт) памяти. Шина данных была 16-разрядной. Однако в микропроцессоре шина данных и шина адреса использовали одни и те же контакты на корпусе. Это привело к тому, что нельзя одновременно подавать на системную шину адреса и данные. Мультиплексирование адресов и данных во времени сокращает число контактов корпуса до 40, но и замедляет скорость передачи данных.

Работа с памятью

Для того чтобы адресовать больший, чем i8080, объём памяти, потребовалось изменить способ адресации памяти. Ведь если использовать старые методы, когда адрес к ячейке памяти содержался в указательных регистрах, то пришлось бы увеличивать размер этих самых регистров, чтобы иметь возможность обращаться к большему объёму памяти. Поэтому для адресации 1 Мбайт памяти применили следующую схему. На шину адреса подавался физический адрес размером 20 бит, который формировался путём сложения содержимого одного из сегментных регистров (16 бит), умноженного на 16, с содержимым указательного регистра: таким образом, адресация ячейки памяти производилась по номеру сегмента и эффективному адресу ячейки в сегменте (называемому также смещением). Если результат сложения оказывался больше, чем 2 20 -1, то 21-й бит отбрасывался; такая процедура называется «заворачиванием» адреса (англ. address wraparound). Этот метод назвали реальным режимом адресации процессора, такой режим позволяет адресовать до 1 Мбайт памяти.

Таким образом, память разделяется на сегменты, размером 64 Кбайт каждый и начинающиеся с адреса, кратного 16 (граница параграфа); память в 1 Мбайт разделялась, таким образом, на 16 сегментов. Эти 16 сегментов называют страницами памяти. В компьютере, подобном IBM PC, последние 6 страниц (A, B, C, D, E, F) памяти (т.н. верхняя память – англ. upper memory) использовались для видеопамяти и BIOS-а, это ограничивало память, доступную пользователю, объёмом в 640 Кбайт (т.н. обычная память – англ. conventional memory; страницы 09).

На то время такой режим адресации обеспечивал множество преимуществ: ёмкость памяти могла составлять до 1 Мбайт, хотя команды оперировали 16-битными адресами; упрощалось использование отдельных областей памяти для программы, её данных и стека; упрощалась разработка устройств, совместимых друг с другом.

Система команд

Система команд процессора i8086 состоит из 98 команд (и более 3800 их вариаций): 19 команд передачи данных, 38 команд их обработки, 24 команд перехода и 17 команд управления процессором. Микропроцессор не содержал команды для работы с числами с плавающей запятой. Данная возможность реализовывалась отдельной микросхемой, называемой математический сопроцессор, который устанавливался на материнской плате. Сопроцессор, вовсе не обязательно должен был произвёден Intel (модель i8087), к примеру, некоторые производители микросхем, такие, как Weitek, выпускали более производительные сопроцессоры, чем Intel.

В микропроцессоре i8086 была использована примитивная форма конвейерной обработки. Блок интерфейса с шиной подавал поток команд к исполнительному устройству через 6-байтовую очередь команд. Таким образом, выборка и выполнение новых команд могли происходить одновременно. Это значительно увеличивало пропускную способность процессора и лишало необходимости считывать команды из медленной памяти.

Видео:Частота процессора, множитель и системная шинаСкачать

Микрокомпьютеры на основе i8086

В персональных компьютерах процессор i8086 практически не использовался из-за дороговизны специализированных микросхем, которые были необходимы для работы процессора. Это поняли и в Intel, в 1979 году она выпускает процессор i8088, у которого шина данных была 8-битной.

Но всё же в некоторых микрокомпьютерах применялся и i8086, одним из таких является Mycron 2000 — первый коммерческий микрокомпьютер на базе i8086. Машина для обработки текстов IBM Displaywriter, Compaq DeskPro и Wang Professional Computer также использовали i8086.

Видео:Частота процессора или частота системной шины?Скачать

Эволюция процессоров. Часть 2: 16-битная эпоха

В первой части нашего материала мы рассказали вам о развитии индустрии в 1940-1970-е годы, а также о создании первых микропроцессоров. К концу семидесятых годов потенциал и производительность 8-битных чипов достигли своего потолка, и крупные компании принялись за разработку и производство 16-разрядных решений, о которых и пойдет речь далее.

Видео:Частота процессора, множитель и системная шинаСкачать

Intel 8086/8088 и архитектура x86

К концу 1970-х годов рынок 8-битных процессоров был переполнен. Хорошо продавались кристаллы компаний Intel, Motorola и MOS Technology. Особенно успешным считался чип Zilog Z80. К тому же в продаже были распространены клоны этих процессоров, которые зачастую отличались от оригинальных моделей значительно улучшенными характеристиками. Развитие 8-битных решений достигло своего предела, поэтому крупные производители сконцентрировались на разработке 16- и 32-битных «камней».

Разработка 16-битного процессора Intel 8086 стартовала весной 1976 года. Тогда проект 8086 рассматривался лишь промежуточным этапом перед запуском 32-битного iAPX 432 одноименной архитектуры. На этот чип в компании возлагали очень большие надежды, но в то же время понимали, что существующие 8-битные процессоры не смогут обеспечить стабильное финансовое положение компании. К тому же для Intel было делом принципа сместить с лидирующих позиций Zilog Z80, разработанный, как вы уже знаете, Федерико Фаджином. Поэтому было принято решение разработать временную замену iAPX 432 в лице процессора 8086.

Разработка 8086 была поручена инженеру Стивену Морсу, который скомпилировал основные спецификации процессора и его архитектуры к середине лета 1976 года. Еще два года понадобилось Intel для его создания. И вот 8 июня 1978 года кристалл 8086 был официально анонсирован.

Процессор производился по 3-мкм техпроцессу и содержал 29 000 транзисторов. Его тактовая частота составляла от 4 до 10 МГц. Разрядность регистров и шины данных равнялась 16 бит, а разрядность шины адреса составляла 20 бит. Объем адресуемой памяти равнялся 1 Мбайт. Максимальное тепловыделение 8086 находилось на уровне 1,75 Вт. В качестве форм-фактора использовался 40-контактный DIP. В ходе разработки процессора инженеры Intel не ставили задачи обратной совместимости на программном уровне 8086 с предыдущими 8-битными моделями, однако большинство программ, написанных для кристалла 8080, можно было запустить на «восемьдесят шестом» после перекомпиляции.

Читайте также: Иду датчик давления в шинах

Стивен Морс (справа) — отец «восемьдесят шестого»

Intel 8086 был примерно в 10 раз быстрее, чем модель с индексом 8080. Процессор стал первой реализацией системы команд x86 и одноименной архитектуры, которая впоследствии стала своего рода стандартом и используется в кристаллах AMD и Intel по сей день.

Однако в то время в Intel даже не подозревали, насколько успешным окажется их проект. Продажи 8086 шли очень вяло, и в 1979 году компанию покинул отец «восемьдесят шестого» Стивен Морс. Причина слабых продаж новых процессоров крылась в том, что для их работы были необходимы 16-разрядные микросхемы поддержки. На то время рынок был сосредоточен на производстве вспомогательных чипов для 8-битных процессоров, а 16-битные решения были весьма дорогим удовольствием. Поэтому большинство производителей всё ещё делали ставку на бюджетные 8-разрядные «камни».

Чтобы решить проблему и увеличить продажи 8086, в Intel пошли интересным путем. В 1979 году они выпустили процессор 8088. «Восемьдесят восьмой» был полным аналогом кристалла 8086, за исключением измененной шины данных. Ее ширина была урезана с 16 бит до 8 бит, что позволяло ему работать с 8-разрядными микросхемами поддержки. Одним небольшим изменением Intel наконец создала почву для использования своих 16-битных процессоров.

Результаты не заставили себя долго ждать. На то время компания IBM только начинала разработку своего впоследствии очень успешного компьютера IBM 5150. Было решено использовать в системе исключительно 16-битный процессор, и перед инженерами IBM встал выбор между тремя моделями: Motorola 68000 (о нем мы расскажем несколько позже), Intel 8086 и Intel 8088. Для IBM «камни» Intel были более привычными и удобными, поэтому выбор был сделан в пользу «восемьдесят восьмого». К тому же для работы этого процессора можно было использовать более простые 8-разрядные микросхемы поддержки, что позволило IBM создавать более дешевые компьютеры. Еще одним плюсом интеловских кристаллов было то, что у компании Microsoft уже имелся язык программирования BASIC для 8088.

Разработка компьютера 5150 имела огромное значение для компании IBM. Во второй половине 1970-х годов рынок персональных десктопов активно развивался, а IBM уделяла этому сегменту недостаточно внимания. Само собой, в компании осознавали всю его перспективность, в связи с чем и было принято решение о разработке собственной модели ЭВМ.

IBM 5150 — первая модель линейки IBM PC — увидела свет в 1981 году. Топовая версия компьютера оценивалась в 3005 долларов США. Она комплектовалась процессором Intel 8088 с частотой 4,77 МГц, а объем оперативной памяти составлял 64 Кбайт. В качестве устройства для хранения данных в IBM 5150 использовались 5,25-дюймовые дискеты. А несколько позже в продаже появились модели компьютера, которые позволяли использовать аудиокассеты как хранилище данных. Установить жесткий диск в систему было невозможно, однако спустя некоторое время IBM выпустила винчестер, который подключался к 5150 в качестве модуля расширения. Компьютер обладал несколькими портами расширения, через которые, кроме винчестера, подключались видеоадаптеры, карты с портами ввода-вывода и другие устройства.

Младшая версия десктопа стоила почти в два раза меньше — 1565 долларов США. В «урезанной» модели использовался тот же Intel 8088, но объем оперативной памяти составлял всего 16 Кбайт. Во-вторых, в отличие от старшей версии, младшая не комплектовалась CGA-монитором и флоппи-дисководом. В качестве дисплея предлагалось использовать телевизор, а хранить данные можно было на кассетном накопителе. Также, в отличие от топовой версии IBM 5150, младшая модель не работала с операционной системой PC-DOS 1.0 (впоследствии ставшей MS-DOS).

Видео:Внутри CPU: Intel 8086Скачать

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Видео:ПОЧЕМУ частоты процессоров не растут?Скачать

Intel 8086

• Анонс 8 июня 1978 г.
• Программный модуль: вместо 8-ми битного А сделали 16 бит AX
• Вместо РОН’ов сделали BX,CX,DC по 16 бит
• В качестве операндов можно использовать любую пару регистров.
• PSW 16 бит
• в 8080 64кБ, для 8086 этого не достаточно, поэтому максимальное количество памяти 1Мб ( 2 20

Логический адрес в процессоре соответствует: сегмент + смещение. 21 бит, но брали младшие 20 бит(всего 20-ти разрядная шина памяти) \,\!> — способов различного представления. Введение сегментов различного назначения:

• сегмент кода: const, доступные для чтения + команды
• сегмент данных: чтение + запись
• сегмент стека: чтение и запись — последовательно.

• Тактовая частота (МГц): от 4 до 10

5 (модель 8086), при частоте 4,77 производительность — 0,33 MIPS 8 (модель 8086-2, 0,66 MIPS) 10 (модель 8086-1, 0,75 MIPS)

• Разрядность регистров: 16 бит
• Разрядность шины данных: 16 бит
• Разрядность шины адреса: 20 бит
• Объём адресуемой памяти: 1 Мбайт
• Адресное пространство I/O: 64 Кбайт
• Количество транзисторов: 29 000
• Техпроцесс (нм): 3000 (3 мкм)
• Площадь кристалла (кв. мм): 30 (по другим данным, 16 мм²)
• Максимальное тепловыделение: 1,75 Вт
• Напряжение питания: +5 В
• Разъём: нет (микросхема припаивалась к плате)
• Корпус: 40-контактный керамический или пластиковый DIP, позже — 56-контактный QFP и 44-контактный PLCC
• Поддерживаемые технологии: 98 инструкций
• Объём очереди команд: 6 байт

Видео:Процессор под микроскопом. Нанометровое путешествие.Скачать

Центральные процессоры: Intel 8086

В 1978 г. рынок 8-битных микропроцессоров был переполнен, и вместо того, чтобы продолжать борьбу на нём, фирма Intel сделала качественный шаг вперёд и выпустила первый в мире 16-битный микропроцессор.

16-битный микропроцессор Intel 8086, выпущенный 8 июня 1978 г., содержал на кристалле размером 5,5×5,5 мм около 29000 транзисторов и производился по высококачественной nМОП-технологии. Производительность процессора 8086 значительно превышает производительность его 8-битного предшественника – микропроцессора 8080 – и составляет от 330 до 750 тыс. операций в секунду. Хотя и имеется определённая совместимость микропроцессора 8086 с архитектурой ЦП 8080, разработчики не ставили перед собой цели достичь её полностью. Число линий адреса увеличено с 16 до 20, что позволяет адресовать память 1 Мбайт вместо 64 Кбайт. Увеличение ёмкости памяти упрощает переход к мультипрограммированию, поэтому в микропроцессоре 8086 предусмотрено несколько мультипрограммных возможностей. Кроме того, в микропроцессор 8086 встроены некоторые средства, упрощающие реализацию мультипроцессорных систем, что позволяет применять его с другими процессорами, например с процессором числовых данных 8087.

То обстоятельство, что 16 из линий адреса микропроцессора используются и как линии данных, приводит к тому, что на системную шину нельзя одновременно выдавать адреса и данные. Мультиплексирование адресов и данных во времени сокращает число контактов корпуса до 40, но и замедляет скорость передачи данных. Однако благодаря тщательно разработанной временной диаграмме работы скорость передачи уменьшается не столь значительно, как этого следовало бы ожидать. Микропроцессор имеет 16 линий управления, предназначенных для сигналов квитирования во время передач данных и внешнего управления ЦП. Он рассчитан на одно напряжение питания +5 В и однофазную синхронизацию, частота которой достигает 5 МГц. (Модель 8086-2 имеет частоту синхронизации до 8 МГц, а модель 8086-1 – до 10 МГц.) Потребляемая процессором 8086 мощность составляет 1,75 Вт.

Хотя микропроцессор 8086 может обращаться к слову по любому адресу, при нечётном адресе требуются два обращения к памяти: для младшего и для старшего байтов. Следовательно, возможна некоторая экономия времени, если хранить слова только по чётным адресам.

Внутри микропроцессора имеются следующие регистры: регистр команд, которым фактически служит 6-байтная очередь; 4 регистра данных, представляющих собой, по существу, набор арифметических регистров; группа указательных регистров, содержащая базовый и два индексных регистра, а также программный счётчик и указатель стека; группа из четырёх сегментных регистров; 16-битное слово состояния процессора (регистр флажков). Все регистры имеют длину 16 бит. Регистры данных допускают адресацию не только целых регистров, но и их младшей и старшей половин.

Из 16 бит слова состояния процессора семь не используются, а остальные делятся на флажки условий (флажки знака, нуля, чётности, переноса, вспомогательного переноса и переполнения), отражающие результат предыдущей операции, и флажки управления (флажки направления, прерываний и трассировки), от которых зависит выполнение специальных функций. Все флажки условий, кроме флажка переполнения, размещены в младшем байте регистра.

Как говорилось ранее, участвующие в формировании адреса указательные регистры имеют длину всего 16 бит, поэтому эффективный адрес (сумма базового и индексного адресов и смещения) имеет такую же длину. Но, с другой стороны, выдаваемый на шину адреса физический адрес должен содержать 20 бит. Дополнительные 4 бита образуются при сложении эффективного адреса с содержимым одного из сегментных регистров, умноженным на 16. Если результат сложения превосходит 220 – 1, 21-й бит отбрасывается; это называется «заворачиванием» адреса, потому что за максимальным адресом как бы следует нулевой.

Применение сегментных регистров, по существу, разделяет пространство памяти на перекрывающиеся сегменты, каждый из которых имеет размер 64 Кбайт и начинается на 16-байтной границе (называемой границей параграфа), т.е. начинается с адреса, кратного 16. 16 сегментов, начинающихся с адресов, кратных 64К, называют страницами памяти, а такие адреса – границами страниц. Как нетрудно увидеть, страницы не пересекаются между собой и покрывают всю доступную память. Обычно деление на страницы используется для совместного функционирования устройств, интерфейсы которых отображены на адресное пространство памяти; тогда каждое такое устройство использует одну страницу памяти, и адрес ячейки в адресном пространстве устройства будет совпадать с её адресом в сегменте, начинающемся там же, где и эта страница памяти. Также страничное деление упрощает разработку устройств, совместимых друг с другом, поскольку оно допускает лишь 16 типов устройств, отображающих свои интерфейсы на память. Так, в компьютере IBM PC страницы памяти с A по E используются как «видеопамять» (адресное пространство видеоадаптера), а страница F занята БСВВ, размещённой в ПЗУ45. Это ограничивает память, доступную пользователю, до 640 Кбайт. В защищённом режиме при использовании виртуальной памяти понятию «страница памяти» придаётся совершенно иное значение. Об этом будет рассказано в дальнейшем.

Наличие сегментных регистров обеспечивает следующие преимущества:

• ёмкость памяти может доходить до 1 Мбайт, хотя команды оперируют 16-битными адресами;
• секции кода, данных и стека могут иметь длину более 64 Кбайт благодаря использованию нескольких сегментов кода, данных или стека;
• упрощается использование отдельных областей памяти для программы, её данных и стека;
• при каждом выполнении программы она сама и (или) её данные могут размещаться в разных областях памяти. (Это связано также с мультипрограммированием, поскольку позволяет динамически перемещать программы между различными областями памяти.)

Сигнал сброса процессора обнуляет все его регистры, кроме регистра сегмента кода, в который загружается шестнадцатеричное значение FFFF. Таким образом, при перезагрузке процессора управление передаётся по физическому адресу FFFF0 (шестнадцатеричное значение). Обычно блок памяти, адресуемый этим значением, располагается в ПЗУ и содержит инструкции инициализации компьютера.

Очередь команд микропроцессора непрерывно заполняется, когда системная шина не требуется для других операций. Такое «опережение»46 значительно увеличивает пропускную способность ЦП, так как к моменту завершения текущей команды следующая команда чаще всего уже находится в ЦП, и нет необходимости дополнительно считывать её из памяти. В случае перехода очередь сбрасывается и заполняется заново, что не даёт экономии времени, но в среднем это происходит нечасто. Длина команд микропроцессора 8086 составляет от одного до шести байт, но организация очереди позволяет считывать команды только словами по чётным адресам. Имеется только одно исключение, связанное с переходом по нечётному адресу. В этом случае ЦП считывает сначала один байт, а затем продолжает считывать слова по чётным адресам.

Система команд микропроцессора 8086 состоит из 98 команд: 19 команд передачи данных, 38 команд их обработки, 24 команд перехода и 17 команд управления процессором. Каждая команда состоит из кода операции (КОП, или опкод47), идентифицирующего её, и операндов, несущих требуемую для операции информацию. Команды могут содержать несколько операндов, но чем больше операндов и чем они длиннее, тем больше места занимает команда в памяти и тем больше времени требуется для передачи её в ЦП. КОП и операнды могут иметь произвольную длину и не обязаны быть непрерывными; в то же время общая длина команды должна выражаться целым числом байт. Часто КОП занимает первый байт команды и три средних бита второго байта (это 3-битовое поле часто называют mod). КОП других команд занимает часть первого байта команды, а остальные биты этого байта занимает(ют) операнд(ы). Команды, добавленные к системе команд процессора 8086 в более совершенных процессорах (главным образом, в процессорах 80186 и 80386), содержат КОП в первых двух байтах и операнд(ы) – в остальных. Всего же в системе команд процессора 8086 насчитывается более 3800 команд вместе со всеми их вариантами.

Чтобы минимизировать общее число бит в команде, большинство команд процессора 8086 имеют не более двух операндов, причём минимум одним из операндов в двухоперандной команде является регистр, так как адреса памяти и ввода-вывода требуют сравнительно много бит (8…20), а из-за ограниченного числа регистров для определения регистра требуется всего несколько бит. Ограничение двумя операндами, конечно, уменьшает гибкость многих операций, но в действительности излишняя гибкость и не нужна. Например, команда сложения, в которой необходимо указывать два слагаемых и результат, приводится к двум операндам посредством загрузки суммы на место одного из слагаемых. При этом оно теряется, но обычно это не играет роли. Если же слагаемое потребуется в дальнейшем, его приходится дублировать (запоминать где-то ещё) до выполнения сложения.

Для микропроцессора 8086 фирмой Digital Research была разработана операционная система CP/M-86, совместимая с её предыдущей версией CP/M-80 для 8-битных процессоров, а затем и её многопользовательская однозадачная версия MP/M-86 и мультизадачная версия Concurrent CP/M. Однако эти ОС не применялись в персональных компьютерах и потому не получили большого распространения.

В персональных компьютерах микропроцессор 8086 практически не использовался, т.к. до 1980 г. 16-битные микросхемы поддержки для него были весьма дороги и дефицитны, а в 1979 г. уже был выпущен микропроцессор 8088, системы на базе которого дешевле в производстве. Однако в компьютерах Compaq DeskPro использовался именно этот процессор, что повышало производительность таких ПК по сравнению с IBM PC, построенным на основе микропроцессора 8088.

Видео:Что делать если процессор не держит заявленную частоту (Решение)Скачать

Устройство и работа микропроцессора Intel 8086 (К1810ВМ86)

Структура микропроцессора Intel 8086

Микропроцессор содержит две основные части (рис. 2): операционное устройство и устройство шинного интерфейса. Оба устройства могут работать параллельно, что обеспечивает совмещение во времени процессов выборки и исполнения команд. Операционное устройство содержит регистры общего назначения, арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистр флагов (F). блок управления и обеспечивает выполнение команд.

Устройство шинного интерфейса содержит блок сегментных регистров, указатель команд (IР), сумматор адреса, очередь команд, буферы обеспечивающие связь с шиной, и предназначено для выполнения (функций, связанных с выборкой операндов, установлением очередности команд и формирования адресов операндов и команд.

Микропроцессор имеем следующие программно доступные регистры:

АХ(АН/AL) — регистр-аккумулятор; ВХ(ВH/BL) — индексный регистр базы: СХ(СН/CL) — регистр-счетчик; DX(DH/DL) — регистр данных; SР — регистр-указатель стека; ВР — регистр-указатель базы; SI — индекс источника; DI — индекс приемника; СS — регистр сегмента кода; DS — регистр сегмента данных; SS — регистр сегмента стека; ES регистр дополнительного сегмента данных.

Регистр флагов содержит следующие флаги:

СF (Саrrу Flаg) — флаг переноса; РF (Раrity Flаg) — флаг паритета; АF (Auxiliary Flag) — вспомогательный флаг переноса; ZF (Zero Flаg) — флаг нуля; SF (Sign Flаg) — флаг знака; OF (Overflow Flag) — флаг переполнения; ТF (Тrар Flаg) — флаг трассировки; IF (Interrupt Flаg) — флаг прерывания: DF (Direction Flag) — флаг направления.

Циклы работы микропроцессора

Рассмотрим функциональное назначение сигналов микропроцессора. Отметнм, что встречаются два варианта обозначения сигналов, активных низким уровнем (инверсная логика) — B H E = B H E ¯ >> :

АD15-АD0 — мультиплексированная двунаправленная шина адреса, данных. А19/S6(SТ6) — А16/S3(SТЗ) — мультиплексированные выходные линии адреса/состояния. ВНЕ# — разрешение старшего байта. ALЕ — строб адреса. DEN#(DE#) — строб данных. RD# — идентифицирует выполнение цикла чтения из запоминающего или внешнего устройства в зависимости от состояния сигнала M/IO#. WR# — указывает на выполнение цикла записи в запоминающее или внешнее устройство. М/IO# — является признаком обращения к запоминающему (М/IO# = 1) или внешнему (М/IO# = 0) устройству, используется для разделения адресного пространства. DT/R# — запись (DТ/R# = 1) или чтение (DТ/R# = 0) данных. HOLD — запрос захвата шины от внешней подсистемы. HLDA — подтверждение захвата шины. NMI — немаскируемое прерывание. INTR — маскируемый запрос прерывания. INTA# — подтверждение запроса прерывания. RDY — сигнал готовности устройства к обмену данными. TEST# — вход программной проверки готовности устройств в системе. CLK — сигнал синхронизации. RESET — сигнал сброса. МN/МХ# — определяет минимальный или максимальный режим работы микропроцессора. S2#-S0# — сигналы состояния, обеспечивают информацию о типе выполняемого цикла шины. QS1 — QS0 — состояние очереди команд микропроцессора. RQ#/GT1#-RQ#/GT0# — линии запроса/подтверждения захвата шины в максимальном режиме. LOCK# — сигнал блокирования шины.

Рассмотрим работу цикла вывода/записи (рис. 3). В процессе работы микропроцессор не использует сигнал обратной связи. Каждый шинный цикл инициализируется устройством шинного интерфейса и имеет минимальную продолжительность — 4 такта генератора тактовых импульсов. В такте Т1 на совмещенную шину адреса/данных выдается адрес, который может быть считан с выводов АD0-АD15 и зафиксирован по сигналу АLЕ.

В течение такта Т2 процессор снимает адрес, определяет направление передачи, активируя линию WR#, и готовится к передаче данных, которая осуществляется в течение тактов ТЗ и Т4.

Если внешнее устройство является медленным и оказывается не готово к обмену, 0 чем оно информирует процессор с помощью сигналов READY или RDY (на рис 3 не показан), то процессор переходит в режим ожидания готовности (TW) между тактами ТЗ и Т4.

В такте Т4 процессор снимает данные, снимает сигнал WR# и завершает цикл обмена.

Структура минимально укомплектованной системы на базе микропроцессора К1810ВМ86

Системная магистраль микропроцессора имеет раздельные шины адреса и данных, но на выходах микропроцессора они мультиплексированы (рис. 5).

Для перехода к раздельным шинам адреса и данных разряды адреса запоминаются в буферных регистрах типа КР580ИР82. Запись производится с помощью сигнала АLЕ — Address Location Enable. В этих регистрах обычно фиксируется сигнал BHE#, разрешающий или определяющий использование старшего байта. Эти регистры постоянно находятся в активном состоянии (вход управления третьим состоянием постоянно заземлен).

С локальной шины адрес/данные на системную шину данных данные могут транслироваться через двунаправленные шинные формирователи. Направление передачи определяется по сигналу DEN# — разрешение передачи данных Пока сигнал DEN# неактивен, шинный формирователь в третьем состоянии.

Режим работы микропроцессора устанавливается по входу МN/МХ#. В однопроцессорных ЭВМ и микроконтроллерах микропроцессор ВМ86 обычно работает в минимальном режиме, что соответствует МN/МХ# = 1.

В ходе разработки микропроцессорной системы на базе микропроцессора ВМ86 возникают задачи демультиплексирования шины адреса и данных (ШАД), буферирования шин адреса (ША). а также формирования сигналов управления для блоков памяти и внешних устройств.

Первая задача решается с помощью регистров К1810ИР82/83 (регистры К1810ИР83 отличаются от К1810ИР82 тем, что имеют инверсные выходы), они фиксируют 15 разрядов адреса и сигнал разрешения старшего байта шины — ВНЕ#. Для доступа к памяти максимальной емкостью 1Мб необходимо подключи!ь еще один буферный регистр, на который будут подаваться оставшиеся разряды АD15, А19/S6-А16/SЗ.

Вторая задача решается с помощью двунаправленных 8-битных шинных формирователей К1810ВА86/87 (шинные формирователи К1810ВА87 отличаются от К1810ВА86 тем, что имеют инверсные выходы), которые усиливают сигналы системной шины данных.

Для управления взаимодействия с внешними устройствами микропроцессор генерирует сигналы:

1. чтение — RD#;
2. запись-WR#;
3. обращение к памяти или внешнему устройству M/IO#,

которые необходимо преобразовать в сигналы системной шины управления (в том случае, если пространства адресов памяти и портов ввода вывода разделены). Эта задача решается с помощью комбинационных логических схем. которые формируют требуемые управляющие сигналы (МЕMR#, МЕМW#, IOR#, IOW#) на основе сигналов RD#, WR# и М/IO#.

Используемые усилители и формирователи должны обеспечивать три выходных состояния, чтобы можно было организовать прямой доступ к памяти. В этом случае после перевода микропроцессора в состояние захват зш усилители переходят в третье состояние по сигналу BUSEN#, поступающему от контроллера прямого доступа к памяти. Если захват шин и обмен данными с помощью прямого доступа к памяти не предусмотрен, то необходимость в таком переключении отпадает.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/protsessor-8086-taktovaya-chastota-shiny

  🌟 Видео

  Процессор ноутбук низкая частота тормозитСкачать

  

  4 ядра 5 ГГц vs 8 ядер 2,5 ГГцСкачать

  

  Попробуем разобраться, на что влияет тактовая частота процессора.Скачать

  

  Как работает процессор: частоты, шины и т.д.Скачать

  

  КАК работает ПРОЦЕССОР? ОБЪЯСНЯЕМСкачать

  

  Как процессор повышает частоту? | РАЗБОРСкачать

  

  Что такое тактовая частота ЦП ?Скачать

  

  Core i7-8086K, что ты такое?! — Разгон под жидким металлом — ЖЦ — ИгроманияСкачать

  

  Проседает частота FSBСкачать

  

  Ты его точно не купишь - i7-8086KСкачать

  

  Что Ограничивает Максимальную Частоту Процессора? Процессор на 9 ГГц! // #ПолезныеFiшКiСкачать

  

  История CPU Intel 8086Скачать