Обзор процессоров и шин ПВМ начиная с 386 машин
Московский
институт радиотехники
электроники
и автоматики
кафедра
АСОИУ при ИнтерЭВМ
_Р
Е Ф Е Р А Т
_Тема: .
Обзор процессоров
и шин ПВМ
начиная
с 386 машин.
-
2 -
1.
Введение в МП
80386 фирмы Intel
МП
вышел на рынок
с уникальным
преимуществом.
Он является
первым
32 - разрядным
МП, для которого
пригодно
существующее
прикладное
программное
обеспечение
стоимостью
6,5 млрд. долл.,
написанное
для МП предыдущих
моделей от
8086/88 до 80286 (клон
IBM
PC). Говорят, что
системы совместимы,
если программы
напи-
санные
на одной системе,
успешно выполняются
на другой. Если
совместимость
распространяется
только в одном
направлении,
от
старой
системы к новой,
то говорят о
совместимости
снизу
вверх.
Совместимость
снизу вверх
на обьектном
уровне поддержи-
вает
капиталовложения
конечного
пользователя
в программное
обеспечение,
поскольку
новая система
просто заменяет
более
медленную
старую. Микропроцессор
80386 совместим
снизу вверх
с
предыдущими
поколениями
МП фирмы Intel. Это
означает что
прог-
раммы
написанные
специально
для МП 80386 и использующие
его
специфические
особенности,
обычно не работают
на более старых
моделях.
Однако, так
как набор команд
МП 80386 и его модули
обработки
являются
расширениями
набора команд
предшествующих
моделей,
программное
обеспечение
последних
совместимо
снизу
вверх
с МП 80386.
Специфическими
особенностями
МП 80386 являются
многозадач-
ность,
встроенное
управление
памятью, виртуальная
память с
разделением
на страницы,
защита программ
и большое адресное
пространство.
Аппаратная
совместимость
с предыдущими
моделями
сохранена
посредством
динамического
изменения
разрядности
ма-
гистрали.
МП 80386 выполнен
на основе технологии
CHMOS III
фирмы
Intel, которая вобрала
с себя быстродействие
технологии
HMOS
(МДП высокой
плотности) и
малое потребление
мощности тех-
-
3 -
нологии
CMOS (КМДП). МП 80386
предусматривает
переключение
программ,
выполняемых
под управлением
различных
операционных
систем,
такие как MS-DOS и
UNIX. Это свойство
позволяет
разра-
ботчикам
программ включать
стандартное
прикладное
программное
обеспечение
для 16 -разрядных
МП непосредственно
в 32 -разряд-
ную
систему. Процессор
определяет
адресное пространство
как
один
или несколько
сегментов
памяти любого
размера в диапазоне
от
1 байт до 4 Гбайт
(4*2 530 0 байт). Эти
сегменты могут
быть ин-
дивидуально
защищены уровнями
привилегий
и таким образом
изби-
рательно
разделяться
различными
задачами. Механизм
защиты ос-
нован
на понятии
иерархии привилегий
или ранжированного
ряда.
Это
означает, что
разным задачам
или программам
могут быть
присвоены
определенные
уровни, которые
используются
для дан-
ной
задачи. Схема
поддержки
программ МП
80386 представлена
на
рис
1.
Заметим,
что на рисунке
некоторые биты
регистров
являются
неопределенными
или отмечены
как зарезервированные
фирмой In-
tel
для использования
в будущем.
Рисунок
1 расположен
на следующей
странице.
-
4 -
рис.1
┌────────────────────────────┐
│ Защищенная
среда МП 80386 │
└─────────────┬──────────────┘
┌──────────────────────┴────────────────────────┐
│ Процессор
выбирает программы
по очереди. │
│ Уровни
привилегий
гарантируют
пользователям,
│
│ что
информация
будет в безопасности.
│
│ Набор
команд МП 80386
включает все
команды │
│ МП
8086 и 80286. │
└──────────────────────┬────────────────────────┘
│
┌─────────┬─────────┬──────────┼────────────┬───────────┬─────────┐
│Программы│Программы│
Программы│
Ядро │Остальные
│Код │
│ для
МП │ для МП │
для МП │операционной│программы
│изгото- │
│ 8086
│ 80286 │ 80386 │ системы
│операцион-
│товителя │
│ │ │
│ │ные
│комплекс-│
│ │ │
│ │ системы
│ного обо-│
│ │ │
│ │ │рудования│
│ │ │
│ │ │ │
│ │ │
│ │ │ │
│ 3
│ 3 │ 3 │ 0 │ 1
│ 2 │
└─────────┴─────────┴──────────┴────────────┴───────────┴─────────┘
Сегменты
памяти с различными
уровнями привилегий
-
5 -
2.
Режимы процессора
Для
более полного
понятия системы
команд МП 80386
необхо-
димо
предварительно
описать общую
схему его работы
и архитек-
туру.
В
данном реферате
не раскрывается
более подробно
значения
некоторых
специфических
слов и понятий,
считая, что
читатель
предварительно
ознакомился
с МП 8086 и МП 80286 и
имеет
представление
о их работе и
архитектуре.
Описываются
только те
функции
МП 80386, которые
отсутствуют
или изменены
в предыду-
щих
моделях МП.
МП
80386 имеет два
режима работы:
режим реальных
адресов,
называемый
реальным режимом,
и защищенный
режим.
2.1.
Реальный режим
При
подаче сигнала
сброса или при
включении
питания уста-
навливается
реальный режим,
причем МП 80386
работает как
очень
быстрый
МП 8086, но, по желанию
программиста,
с 32-разрядным
расширением.
В реальном
режиме МП 80386 имеет
такую же базовую
архитектуру,
что и МП 8086, но
обеспечивает
доступ к 32-раз-
рядным
регистрам.
Механизм адресации,
размеры памяти
и обра-
ботка
прерываний
МП 8086 полностью
совпадают с
аналогичными
функциями
МП 80386 в реальном
режиме.
Единственным
способом выхода
из реального
режима является
явное
переключение
в защищенный
режим. В защищенный
режим МП
80386
входит при
установке бита
включения
защиты (РЕ) в
нуле-
вом
регистре управления
(CR0) с помощью
команды пересылки
(MOV
-
6 -
to
CR0). Для совместимости
с МП 80286 с целью
установки бита
РЕ
может быть
также использована
команда загрузки
слова состо-
яния
машины LMSW. Процессор
повторно входит
в реальный
режим в
том
случае, если
программа
командой пересылки
сбрасывает
бит
РЕ
регистра CR0.
2.2.
Защищенный
режим
Полные
возможности
МП 80386 раскрываются
в защищенном
режи-
ме.
Программы
могут исполнять
переключение
между процессами
с
целью
входа в задачи,
предназначенные
для режима
виртуального
МП
8086. Каждая такая
задача проявляет
себя в семантике
МП
8086
(т.е. в отношениях
между символами
и приписываемыми
им
значениями
независимо
от интерпретирующего
их оборудования).
Это
позволяет
выполнять на
МП 80386 программное
обеспечение
для
МП 8086 - прикладную
программу или
целую операционную
сис-
тему.
В то же время
задачи для
виртуального
МП 8086 изолирова-
ны
и защищены как
друг от друга,
так и от главной
операционной
системы
МП 80386. Далее перейдем
непосредственно
к рассмотре-
нию
шины данных
МП 80386.
3.
Шины
Прежде
всего дадим
определение
шины. Шина - это
канал пере-
сылки
данных, используемый
совместно
различными
блоками систе-
мы.
Шина может
представлять
собой набор
проводящих
линий, выт-
равленных
в печатной
плате, провода
припаянные
к выводам разь-
емов,
в которые
вставляются
печатные платы,
либо плоский
ка-
бель.
Компоненты
компьютерной
системы физически
расположены
на
одной или нескольких
печатных платах,
причем их число
и фу-