РТФ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
РТФ
ЭВМ и периферийные
устройства
Авторы курса лекций:
Хмелевский Игорь Васильевич, канд.техн.наук., доцент кафедры
«Автоматика и телемеханика»,
Шегал Анна Айзиковна, канд.техн.наук., доцент кафедры «Технологии
и средства связи» УГТУ-УПИ
Екатеринбург 2008
Лекция 8
Внутренняя память
процессора (СОЗУ)
4
Цели изучения
Ознакомиться с назначением внутренней
памяти процессора( СОЗУ).
Рассмотреть состав и функции программно
доступных регистров.
Определить назначение и функции
регистров управления и состояния.
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
5
Содержание
1. Функции внутренней памяти процессора
Операции, выполняемые процессором при реализации команды.
Регистры: программно доступные, временного хранения,
управления и состояния.
2. Типовой состав и функции программно доступных
регистров.
Регистры общего назначения (РОН), регистры данных, регистры
адреса (индексные, сегментные, указатель стека, кодов условий).
3. Типовой состав и функции регистров управления и
состояния.
Счетчик команд, регистр команд, регистр состояния, буферные
регистры адреса памяти и адреса данных.
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
6
Операции, выполняемые процессором
при обработке машинной команды
извлечение команды из памяти – процессор считывает
команду их ОЗУ (первый машинный цикл);
интерпретация команды – процессор расшифровывает
команду и определяет, какие микрооперации ему предстоит
выполнить;
извлечение данных – для выполнения команды может
потребоваться прочесть данные из памяти или из модуля
ввода;
обработка
данных
–
реализация
арифметических операций в АЛУ;
логических
или
запись данных – если в процессе выполнения команды
данные были изменены, результат необходимо зафиксировать:
он может быть записан в ОЗУ или в модуль вывода.
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
Память процессора
Программно доступные регистры
Программно недоступные регистры (буферные
регистры)
Регистры управления
Регистры состояния
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
7
8
Программно доступные регистры
Регистры общего назначения (РОН) программист может
использовать по своему усмотрению (для выполнения
регистровой адресации).
Регистры данных разрешается использовать только для
хранения операндов и результатов.
Регистры адреса могут быть универсальными, или
предназначаются только для выполнения определенного
режима адресации.
Регистры кодов условий - отображают результат
выполнения операции; программно доступны, хотя набор
операций с ними со стороны программы очень ограничен.
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
Пример реализации регистров для
хранения данных в современных
процессорах х86
Регистров общего назначения ( программно
доступных ) – 8;
Буферных регистров ( программно недоступных) 40
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
9
10
Типичные регистры адреса процессора
Указатель стека – определяет адрес верхушки стека
процессора.
Сегментные регистры. Используются в структуре
процессоров с сегментной организацией памяти
Индексные регистры. Участвуют в формировании индексной
адресации.
Базовые регистры . Участвуют в формировании базовой
адресации
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
Пример регистра кодов условий
Z
S
C
Z = 0 – результат  0
Z = 1 – результат = 0
S = 0 – результат > 0
S = 1 – результат < 0
C = 0 – нет переноса
С = 1 – есть перенос
11
Рг С
Признак 0-го результата
Признак знака
Признак переноса
Рис. 5.16. Регистр состояния
ЭВМ и периферийные устройства Структура и форматы машинных команд, способы адресации
12
Регистры управления и состояния
Счетчик команд (РС – program counter (СК)) содержит
адрес извлекаемой машинной команды.
Регистр текущей команды (IR – instruction register (РК))
содержит команду, которая выполняется процессором.
Регистр адреса памяти (MAR – memory address register)
содержит адрес ячейки памяти, с которой процессор
обменивается информацией.
Регистр данных памяти (MBR – memory buffer register)
содержит слово данных, которое должно быть записано в
память или слово, только что извлеченное из памяти.
Регистр состояния (PSW) включает коды условий
некоторые биты управления работой процессора.
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
и
Пример программно доступных регистров в
микропроцессоре 8080
7
0 7
B
D
H
000
010
100
C
E
L
A
0
15
0
PC
SP
001
011
101
111
0
7
F
РгП
1
– триггер разрешения прерывания
Рис. 7.7. МП с точки зрения программиста
ЭВМ и периферийные устройства Простейшая микроЭВМ
13
14
Выводы
1. Память процессора – СОЗУ делится на программно доступные
регистры, регистры управления, состояния и регистры
временного хранения информации.
2. К программно доступным регистрам относятся РОНы, которые
обеспечивают самый быстрый регистровый метод адресации,
разнообразные регистры адреса, например, указатель стека SP , индексные регистры, сегментные регистры, участвующие в
формировании адреса операнда, регистры данных и кодов
условий.
3. Счетчик команд хранит адрес памяти текущей команды.
4. Регистр команд содержит код текущей команды.
5. Регистр кодов условий процессора определяет результат
выполнения текущей операции, его содержимое используется
в командах условных переходов
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)
15
Информационное обеспечение лекции
Литература по теме:
Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ: учебное пособие / А.П.
Жмакин. СПб.: БХВ - Петербург , 2006.
Горнец Н.Н. Организация ЭВМ и систем. / Н.Н. Горнец,
А.Г. Рощин, В.В. Соломенцев . М.: Издательский центр
«Академия», 2006.
Столлингс У. Структурная организация и архитектура
компьютерных систем, 5-е издание: Пер. с англ. /
У.Столлингс. М.: Издательский дом « Вильямс», 2002.
ЭВМ и периферийные устройства Лекция 8. Внутреняя память процессора (СОЗУ)