Arhitectura Microprocesoarelor

Arhitectura microprocesoarelor Cap.3 Corneliu BURILEANU

1

3. 3. PRINCIPIILE DE BAZ ALE UNEI ARHITECTURI TIPICE CISCPRINCIPIILE DE BAZ ALE UNEI ARHITECTURI TIPICE CISC

3.1. Structura registrelor3.1. Structura registrelor

-- numr de registre numr de registre i dimensiunii dimensiuni

-- registre fizice sau logice registre fizice sau logice

-- registre atribut de arhitectur registre atribut de arhitectur

-- funcfunciile registreloriile registrelor


2

Microprocesoarele compatibile x86 Microprocesoarele compatibile x86 n modul realn modul real


3


4

3.2. Organizarea memoriei microcalculatorului3.2. Organizarea memoriei microcalculatorului

-- dimensiunea hr dimensiunea hrii memorieiii memoriei

-- formatul memorieiformatul memoriei

-- convenconveniile de stocare iile de stocare n memorie a datelor care ocup mai mult de o locan memorie a datelor care ocup mai mult de o locaieie

-- structurarea logic a memoriei structurarea logic a memoriei

3.3.22..1. 1. Microprocesoarele compatibile x86 Microprocesoarele compatibile x86 n modul realn modul real

AFAFbazeibazei segmentului segmentului = AS = AS 00000000

AF = AS AF = AS 0000 + AE0000 + AEAF = ASAF = AS 0H + AE0H + AE

-- adresa fizic adresa fizic:: AFAF adresa logicadresa logic: : ALAL adr32adr32, c, compus dinompus din::adresa segment:adresa segment: AS AS adr16adr16adresa efectivadresa efectiv:: AE AE adr16adr16


5

AS = (CS)AS = (CS) | | (SS)(SS) | | (DS)(DS) | | (ES)(ES) [ | [ | (FS)(FS) | | (GS)(GS)]]

AE = (SP)AE = (SP) | | (BP)(BP) | | (SI)(SI) || (DI)(DI) | | (IP)(IP) | | (BX)(BX) | | adradr


6

ASAS impune:impune:

-- numrul de segmente realizabile simultan numrul de segmente realizabile simultan;;

-- tipurile de segmente;tipurile de segmente;

-- contribuie la stabilirea pozicontribuie la stabilirea poziiei absolute a segmentelor;iei absolute a segmentelor;

-- pozipoziia relativ a segmenteloria relativ a segmentelor..

AEAE impune:impune:

-- dimensiunea segmentelordimensiunea segmentelor


7

Redefinirea utilizrii unui segmentRedefinirea utilizrii unui segment::

-- redirecredirecionareionare

-- suprapuneresuprapunere

Destinaia AF implicit AF modificat program (CS) 0H + (IP) NU stiva primar (SS) 0H + (SP) NU stiva alternativ (SS) 0H + (BP) (CS) 0H + (BP)

(DS) 0H + (BP) (ES) 0H + (BP)

date (DS) 0H + AE

(CS) 0H + AE (SS) 0H + AE (ES) 0H + AE

n care: AE = (BX) | (SI) | (DI) | adr


8

3.3.22..22. . Microprocesoarele Microprocesoarele MotorolaMotorola

AF AF adr24adr24

AF AF AE = (PC) | (Ai)AE = (PC) | (Ai)i=0..6i=0..6 | (USP) | (SSP) | (Di)| (USP) | (SSP) | (Di)i=0..7i=0..7 | adr24| adr24

Organizare liniar a memorieiOrganizare liniar a memoriei Organizare segmentat a memoriei Organizare segmentat a memoriei

-- timp de accestimp de acces

-- ocuparea hr ocuparea hrii memorieiii memoriei

-- modularizaremodularizare


9

Transferurile de date: deplaTransferurile de date: deplasrile de operanzi srile de operanzi i/sau rezultate i/sau rezultate n interiorul n interiorul microprocesorului, microprocesorului, ntre microprocesor ntre microprocesor i celelalte componente ale microcalculatorului, sau i celelalte componente ale microcalculatorului, sau ntre ntre microcalculator microcalculator i lumea exterioari lumea exterioar..

Din punctul de vedere al complexitDin punctul de vedere al complexitii transferurilor de date, ii transferurilor de date, se poate face urmtoarea se poate face urmtoarea clasificare a microprocesoarelor de uz general:clasificare a microprocesoarelor de uz general:

Procesoare din categoria Procesoare din categoria AA::

3.3. Transferurile de date3.3. Transferurile de date

(A) (A) ((rrii))

((rrii) ) (A)(A)

(A) (A) ((memmem))

((memmem) ) (A)(A)

(A) (A) (port)(port)

(port) (port) (A)(A)


10

Procesoare din categoria Procesoare din categoria CC: au toate caracteristicile celor din categoria : au toate caracteristicile celor din categoria BB i i n plus:n plus:

Procesoare din categoria Procesoare din categoria BB: au toate caracteristicile celor din categoria : au toate caracteristicile celor din categoria AA i i n plus:n plus:

((rrii) ) ((rrjj))

((rrii) ) ((memmem))

((rrii) ) (port)(port)

((memmemii) ) ((memmemjj))


11

Procesoare din categoria Procesoare din categoria DD: a: au toate caracteristicile celor din categoria precedent u toate caracteristicile celor din categoria precedent i, i, n plus:n plus:

for for i=1i=1 to to nn dodo

beginbegin((memmemii) ) ((memmemjj))j j j + 1j + 1

endend

Definim din acest moment ca Definim din acest moment ca registre atribute de arhitecturregistre atribute de arhitectur ale unui microprocesor registrele care ale unui microprocesor registrele care iau parte la transferuri de dateiau parte la transferuri de date


12

2. 2. Adresare imediatAdresare imediat

data8 = ((PC) + 1)data8 = ((PC) + 1)sausau

data16 = ((PC) + 2) data16 = ((PC) + 2) ((PC) + 1)((PC) + 1)

3.4. Tehnici de adresare3.4. Tehnici de adresare

Tehnic Tehnic (mod) de adresare: modalitatea de specificare, (mod) de adresare: modalitatea de specificare, n formatul unei instrucn formatul unei instruciuni, a locaiuni, a locaiei iei (adresei) unui operand, rezultat sau a codului altei instruc(adresei) unui operand, rezultat sau a codului altei instruciuniiuni

1. 1. Adresare implicit Adresare implicit ((n registru):n registru):

Un registru (pUn registru (pereche de registre) esteereche de registre) este specificat specificat (specifica(specificatt) ) ntrntr--unul dintre cmpurile codului instrucunul dintre cmpurile codului instruciuniiiunii

cod semantic

cod reg. destinaie

cod reg. surs

3.4.1. Tehnici de adresare simple 3.4.1. Tehnici de adresare simple


13

data = (data = (adradrhh adradrll))uundende

adradrll = ((PC) + 1)= ((PC) + 1) ii adradrhh = ((PC) +2)= ((PC) +2)

3. Adresare absolut3. Adresare absolut (extins(extins, direct, direct))


14

4. Adresare scurt4. Adresare scurt

data = (data = (adradrhh adradrll))

adradrll = ((PC) + 1) = ((PC) + 1) i i adradrhh = 00H= 00H

5. Adresare relativ5. Adresare relativ

data = ((PC) data = ((PC) disp8 | disp16)disp8 | disp16)


15

6.a. Adresare indirect6.a. Adresare indirect prin registruprin registru

data = ((data = ((rrii)) ((rrjj)) | ((r16)))) | ((r16))

6.b. Adresare indirect6.b. Adresare indirect cu memoriacu memoria

data = (adr2) = ((adr1))


16

7.a. Adresare cu 7.a. Adresare cu preindexarepreindexare

data = ((IX) +disp8) = ('BAZA' +disp8)data = ((IX) +disp8) = ('BAZA' +disp8)ssauau

data = ((IX) +disp16) = ('BAZA' +disp16)data = ((IX) +disp16) = ('BAZA' +disp16)


17

7.b. Adresare cu 7.b. Adresare cu postindexarepostindexare

data = ((IX) +(data = ((IX) +(adradr)) = ('BAZA' +()) = ('BAZA' +(adradr))))sausau

data = ((IX) +(adr+1)data = ((IX) +(adr+1)(adr)) = ('BAZA' + (adr+1)(adr)) = ('BAZA' + (adr+1)(adr))(adr))


18

33..44..22. Tehnici de adresare pentru Intel x86 . Tehnici de adresare pentru Intel x86 n modul realn modul real

a) Adresarea memoriei de program:a) Adresarea memoriei de program:

1. Adresarea relativ1. Adresarea relativ ((salturi intrasalturi intra--segmentsegment):):

(IP) (IP) (IP) + disp8|disp16(IP) + disp8|disp16

2. Adresarea direct2. Adresarea direct ((salturi intersalturi inter--segmentsegment):):

(IP) IP) adr32adr32ll(CS) (CS) adr32adr32hh

b) Adresarea memoriei de date (operanzi/rezultate):b) Adresarea memoriei de date (operanzi/rezultate):

1. Adresarea imediat1. Adresarea imediat::

AF = [(CS)AF = [(CS)0H+(IP)+2 0H+(IP)+2 ] (CS)] (CS)0H+(IP)+10H+(IP)+1


19

3. Adresarea indexat3. Adresarea indexat::

AF = (DS)AF = (DS)0H + (SI)|(DI) + disp8|disp160H + (SI)|(DI) + disp8|disp16

adicadic:: AF = (DS)AF = (DS)0H + (SI)|(DI) + [((CS)0H + (SI)|(DI) + [((CS)0H+(IP)+2) 0H+(IP)+2) ]((CS)]((CS)0H+(IP)+1)0H+(IP)+1)

4. Adresarea indirect4. Adresarea indirect--implicitimplicit::

AF = (DS)AF = (DS)0H +(SI)|(DI)0H +(SI)|(DI)

2. Adresarea direct2. Adresarea direct::

AF = (DS)AF = (DS)0H + adr8|adr16 ,0H + adr8|adr16 ,

sau:sau: AF = (DS)AF = (DS)0H + [((CS)0H + [((CS)0H+(IP)+2) 0H+(IP)+2) ]((CS)]((CS)0H+(IP)+1)0H+(IP)+1)


20

5. Adresarea relativ5. Adresarea relativ la bazla baz::

5.1. Adresare direct5.1. Adresare direct relativrelativ la bazla baz::

AF = (DS)AF = (DS)0H + (BX) + adr8|adr160H + (BX) + adr8|adr16

cu:cu: adr8 = ((CS)adr8 = ((CS)0H+(IP)+1)0H+(IP)+1)

sausau:: adr16 = ((CS)adr16 = ((CS)0H+(IP)+2) 0H+(IP)+2) ((CS)((CS)0H+(IP)+1)0H+(IP)+1)

5.2. Adresare indexat5.2. Adresare indexat relativrelativ la bazla baz::

AF = (DS)AF = (DS)0H + (BX) + (SI)|(DI) + disp8|disp160H + (BX) + (SI)|(DI) + disp8|disp16

cu:cu: disp8 = ((CS)disp8 = ((CS)0H+(IP)+1)0H+(IP)+1)

sausau:: disp16 = ((CS)disp16 = ((CS)0H+(IP)+2) 0H+(IP)+2) ((CS)((CS)0H+(IP)+1) 0H+(IP)+1)

5.3. Adresare implicit5.3. Adresare implicit relativrelativ la bazla baz::

AF = (DS)AF = (DS)0H + (BX) + (SI)|(DI)0H + (BX) + (SI)|(DI)


21

6. Adresarea 6. Adresarea n stivn stiv::

6.1. Adresare direct6.1. Adresare direct n stivn stiv::

AF = (SS)AF = (SS)0H + (BP) + adr8|adr160H + (BP) + adr8|adr16

cu:cu: adr8 = ((CS)adr8 = ((CS)0H+(IP)+1) 0H+(IP)+1)

sausau:: adr16 = ((CS)adr16 = ((CS)0H+(IP)+2) 0H+(IP)+2) ((CS)((CS)0H+(IP)+1) 0H+(IP)+1)

6.2. Adresare indexat6.2. Adresare indexat n stivn stiv::

AF = (SS)AF = (SS)0H + (BP) + (SI)|(DI) + disp8|disp160H + (BP) + (SI)|(DI) + disp8|disp16

cu:cu: disp8 = ((CS)disp8 = ((CS)0H+(IP)+1) 0H+(IP)+1)

sausau:: disp16 = ((CS)disp16 = ((CS)0H+(IP)+2) 0H+(IP)+2) ((CS)((CS)0H+(IP)+1) 0H+(IP)+1)

6.3. Adresare implicit6.3. Adresare implicit n stivn stiv::

AF = (SS)AF = (SS)0H + (BP) + (SI)|(DI)0H + (BP) + (SI)|(DI)

7. Adresarea 7. Adresarea n registru:n registru:

pe 8 bipe 8 bii:i: AF = AL | AH | BL | BH | CL | CH | DL | DHAF = AL | AH | BL | BH | CL | CH | DL | DH

pe 16 bipe 16 bii:i: AF = AX | BX | CX | DX | SP | BP | SI | DIAF = AX | BX | CX | DX | SP | BP | SI | DI

pe pe 3232 bibii:i: AF = AF = EEAX | AX | EEBX | BX | EECX | CX | EEDX | DX | EESP | SP | EEBP | BP | EESI | SI | EEDIDI


22

000000 (BX)+(SI)(BX)+(SI) (BX)+(SI)+disp8(BX)+(SI)+disp8 (BX)+(SI)+disp16(BX)+(SI)+disp16 ALAL AXAX 000000001001 (BX)+(DI)(BX)+(DI) (BX)+(DI)+disp8(BX)+(DI)+disp8 (BX)+(DI)+disp16(BX)+(DI)+disp16 CLCL CXCX 001001010010 (BP)+(SI)(BP)+(SI) (BP)+(SI)+disp8(BP)+(SI)+disp8 (BP)+(SI)+disp16(BP)+(SI)+disp16 DLDL DXDX 010010011011 (BP)+(DI)(BP)+(DI) (BP)+(DI)+disp8(BP)+(DI)+disp8 (BP)+(DI)+disp16(BP)+(DI)+disp16 BLBL BXBX 011011100100 (SI)(SI) (SI)+disp8(SI)+disp8 (SI)+disp16(SI)+disp16 AHAH SPSP 100100101101 (DI)(DI) (DI)+disp8(DI)+disp8 (DI)+disp16(DI)+disp16 CHCH BPBP 101101110110 adr8|adr16adr8|adr16 (BP)+adr8(BP)+adr8 (BP)+adr16(BP)+adr16 DHDH SISI 110110111111 (BX)(BX) (BX)+adr8(BX)+adr8 (BX)+adr16(BX)+adr16 BHBH DIDI 111111

___________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________r/mr/m mod: 00mod: 00 mod: 01mod: 01 mod: 10mod: 10 mod: 11mod: 11

w=0w=0 w=1w=1 regreg________________________________________________________________________________________

Octet pentru modul de adresareOctet pentru modul de adresare (face parte din formatul instruc(face parte din formatul instruciunii, poziiunii, poziia sa fiind imediat ia sa fiind imediat dup codul propriudup codul propriu--zis). Nozis). Notm cutm cu bb77bb66bb55bb44bb33bb22bb11bb00 ::

bb77bb66:: modmod

bb55bb44bb33: : regreg

bb22bb11bb00: : r/mr/m

ww un bit din codul propriuun bit din codul propriu--zis al instruczis al instruciunii iunii


23

3.5. Tipuri de instruc3.5. Tipuri de instruciuniiuni

PUSHPUSH R1R2R1R2;; (SP) SP) (SP) (SP) -- 11((SP)) ((SP)) (R2)(R2)(SP) (SP) (SP) (SP) -- 11((SP)) ((SP)) (R1)(R1)

POPPOP R1R2R1R2;; (R1) (R1) ((SP))((SP))(SP) (SP) (SP) + 1(SP) + 1(R2) (R2) ((SP))((SP))(SP)(SP) (SP) + 1(SP) + 1

3.5.1. Instruc3.5.1. Instruciuni de transfer de dateiuni de transfer de date

RepeatRepeat((R1,R2)) ((R1,R2)) ((R3,R4))((R3,R4))(R1,R2) (R1,R2) (R1,R2) + 1(R1,R2) + 1(R3,R4) (R3,R4) (R3,R4) + 1(R3,R4) + 1(R5,R6) (R5,R6) (R5,R6) (R5,R6) -- 11

UntilUntil (R5,R6) = 0H(R5,R6) = 0H

(d) (d) (s)(s)


24

operaoperaii ii monadicemonadice::

-- cu acumulator:cu acumulator: (d) (d) (d)(d)

-- ffrr acumulatoracumulator:: (d) (d) (s)(s)

operaoperaii ii diadicediadice::

-- cu acumulatorcu acumulator:: (d) (d) (d) (d) (s)(s)

-- ffrr acumulatoracumulator:: (d)(d) (s1)(s1) (s2)(s2)

3.5.2. Instruc3.5.2. Instruciuni de prelucrri de dateiuni de prelucrri de date


25

(R1,R2) (R1,R2) (R1,R2) + (R3,R4) [ + (C)](R1,R2) + (R3,R4) [ + (C)]

(A) (A) -- (s)(s) if if (A) = (s)(A) = (s) then then (Z) (Z) 11if if (A) > (s)(A) > (s) then then (C) (C) 00elseelse (C)(C) 11

RepeatRepeat(A) (A) -- ((R3,R4))((R3,R4))(R3,R4) (R3,R4) (R3,R4) + 1(R3,R4) + 1(R5,R6) (R5,R6) (R5,R6) (R5,R6) -- 11

UntilUntil (R5,R6) = 0H(R5,R6) = 0H (A) = ((R3,R4))(A) = ((R3,R4))


26


27

3.5.3. Instruc3.5.3. Instruciuni de control al programuluiiuni de control al programului

Teste:Teste:

A A -- testeaz un fanion testeaz un fanionB B -- testeaz o combina testeaz o combinaie logic de fanioaneie logic de fanioaneC C -- testeaz un bit oarecare dintr testeaz un bit oarecare dintr--un operand oarecareun operand oarecareD D -- testeaz linii de intrare testeaz linii de intrare serieserie

Salturi:Salturi:

-- dup cum urmeaz sau nu unor teste dup cum urmeaz sau nu unor teste::-- necondinecondiionateionate-- condicondiionateionate

-- dup modul de adresare dup modul de adresare

-- dup complexitatea salturilor dup complexitatea salturilor::

A A salturi cu dou posibilit salturi cu dou posibilitiiB B salturi cu trei posibilit salturi cu trei posibilitiiC C cicluricicluri

-- dup cum memoreaz sau nu valoarea curent a numrtorului de prdup cum memoreaz sau nu valoarea curent a numrtorului de programogram::

-- salturi propriusalturi propriu--zisezise-- apelurile de subprogrameapelurile de subprograme


28

Moduri de adresare pentru salturile propriuModuri de adresare pentru salturile propriu--zisezise::

adresarea absolutadresarea absolut::(PC) (PC) adradr ,,

n caren care adradr face parte din formatul instrucface parte din formatul instruciuniiiunii

adresarea relativadresarea relativ::(PC) (PC) ((PCPC) + disp8 | disp16 ) + disp8 | disp16 ,,

n caren care disp8 disp8 sau sau disp16disp16 fac parte din formatul instrucfac parte din formatul instruciuniiiunii

adresarea indirect prin registruadresarea indirect prin registru::(PC) (PC) ((((rrii, , rrjj) + 1) ) + 1) ((((rrii, , rrjj))))

adresarea scurt adresarea scurt ((n n pagina 0pagina 0):):(PC)(PC)ll adr8adr8(PC)(PC)hh 0H0H


29

Moduri de adresare pentru apeluri de subprogrameModuri de adresare pentru apeluri de subprograme

CALL CALL adradr ;; (SP) (SP) ((SPSP) ) -- 11((SP)) ((SP)) (PC)(PC)hh(SP) (SP) ((SPSP) ) -- 11((SP)) ((SP)) (PC)(PC)ll(PC) (PC) adradr

(SP) (SP) ((SPSP) ) -- 22((SP) + 1) ((SP) + 1) (PC)(PC)hh((SP)) ((SP)) (PC)(PC)ll(PC) (PC) adradr

RET ;RET ; (PC)(PC)ll ((SP))((SP))(SP) (SP) ((SPSP) + 1) + 1(PC)(PC)hh ((SP))((SP))(SP) (SP) ((SPSP) + 1) + 1

(PC)(PC)ll ((SP))((SP))(PC)(PC)hh ((SP) + 1)((SP) + 1)(SP) (SP) ((SPSP) + 2 ) + 2


31

3.5.4. Instruc3.5.4. Instruciuni de intrare/ieiuni de intrare/ieireire

ININ d, port;d, port; (d) (d) (port)(port)OUTOUT port, sport, s ;; (port) (port) (s)(s)

-- dd sau sau ss -- acumulatorul implicit sau dedicatacumulatorul implicit sau dedicat

-- harta porturilor este mult mai mic dect harta memorieiharta porturilor este mult mai mic dect harta memoriei

-- moduri de adresare foarte restrictive pentru porturi:moduri de adresare foarte restrictive pentru porturi:directdirectindirect prin registruindirect prin registru

Acces rapid la porturiAcces rapid la porturi


32

3.5.5. Instruc3.5.5. Instruciuni de control aiuni de control all microcalculatoruluimicrocalculatorului

InstrucInstruciuni care sincronizeaz microcalculatorul cu anumite stri speciiuni care sincronizeaz microcalculatorul cu anumite stri speciale ale microprocesorului:ale ale microprocesorului:-- stare de astare de ateptare;teptare;-- funcfuncionare pas cu pas;ionare pas cu pas;-- acces direct la memorie;acces direct la memorie;-- partajarea resurselor sistemului cu alte procesoare.partajarea resurselor sistemului cu alte procesoare.

Accesul la anumite fanioane (setare, resetare), Accesul la anumite fanioane (setare, resetare), n special fanioanele care semnaleaz acn special fanioanele care semnaleaz aciuni specifice iuni specifice (ca (ca de pild validarea cererilor de de pild validarea cererilor de ntrerupere).ntrerupere).

Arhitectura Microprocesoarelor

Documents

Transcript of Arhitectura Microprocesoarelor

Arhitectura bibliotecilor

ARHITECTURA NAVALA

MICROCONTROLER - cursuri-online · PDF fileApariŃia şi utilizarea microprocesoarelor de uz general a dus la o reducere consistentă ... Este arhitectura standard pentru procesoarele

Arhitectura Vernacular A Vers Arhitectura Neovernaculara

1. ARHITECTURA MICROPROCESOARELOR 1.1. Microprocesorul ...retele.elth.ucv.ro/Popescu Daniela/Calculatoare de bord/Prelegere 09_Ivanov V... · Arhitectura unității centrale de calcul

Arhitectura Mintii

Arhitectura Gradinii

senat.uab.rosenat.uab.ro/upload/24_24_senat_27_iulie_2016.pdf · Arhitectura microprocesoarelor, Instrumenta(ie virtualã pentru sisteme electronice, Calcul inteligent, Tehnologii

Planuri arhitectura

Arhitectura stalinista

CN1 Cursul 11.1 Arhitectura unui calculator - csit-sun.pub.ro I_7_Arhitectura Calculatoarelor... · 1 CN1_Cursul 11.1. Arhitectura unui calculator. Arhitectura unui calculator = Arhitectura

USH ARHITECTURA FACULTATEA DE ARHITECTURA · PDF fileproiectare de arhitectura catedra proiectare de arhitecturii | facultatea de arhitectura | ush decodificarea arhitecturii nivelul

Arhitectura 1

ARHITECTURA EFEMERA

Platformă de e-learning și curriculă e-content pentru ...andrei.clubcisco.ro/cursuri/f/f-sym/3pm/elearn/27. Structura si... · 27. Structura si arhitectura microprocesoarelor de

ARHITECTURA CALCULATOARELOR & MICROPROCESOARELOR · ARHITECTURA CALCULATOARELOR & MICROPROCESOARELOR Ph. D. EUGEN LUPU 03/10/2016 1 . Obiectivele cursului - Familiarizarea cu arhitecturile

Arhitectura Eco

Programarea in Limbaj de Asamblare a Microprocesoarelor

An2 Derivat.ro Arhitectura-microprocesoarelor AMP Lab3 Eng 36298

arhitectura brailei