Микропроцессоры семейства МС680х0 фирмы Motorola

Сравнительные характеристики микропроцессоров i8086 фирмы Intel и MC68000 фирмы Motorola

Первым микропроцессором фирмы Motorola, получившим широкое применение, был 8-битный MC6800. Он состоял из одного устройства, обеспечивающего взаимодействие, декодирование и выполнение инструкций, вычисление эффективного адреса и взаимодействие с внешней магистралью. Микропроцессор MC6800 имел классическую последовательную архитектуру.

Программная модель MC6800:

Практически одновременно с появлением i8086 фирма Motorola выпускает свой микропроцессор MC 68000.

Основные концепции семейства MC 6800x (MC 68008, MC 68010, MC68020, MC68030, MC68040, MC68060) были заложены в первом же МП MC 68000.

Одной из важнейших особенностей является обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа путем организации возможности работы в одном из двух режимов: пользователя и супервизора.

В режиме пользователя программе были доступны регистры программной модели пользователя и большая часть инструкций.

В режиме супервизора в дополнение к регистрам программной модели пользователя становились доступны регистры программной модели супервизора, а также дополнительные инструкции, влияющие на безопасность системы.

Программная модель пользователя и супервизора

Программная модель пользователя представлена на рис. 7.1.

Программная модель супервизора дополняется:

В нормальном состоянии ЦП находится в режиме пользователя. Переход из этого режима в режим супервизора возможен только при нарушении нормальной работы специальной инструкцией или внешним событием. Такая ситуация называется исключением, а сама процедура перехода - обработкой исключения.

Исключение - это любое нарушение нормальной работы МП.

Исключения могут вызываться внутренними (адресные ошибки, неправильные результаты обработки и выполнения инструкций, трассировка) и внешними (сигнал сброса, ошибка магистрали, прерывания) причинами.

Исключения разделяются по приоритетам. Их обработка осуществляется подпрограммами, адреса которых вычисляет ЦП с использованием номера вектора исключения, генерируемого самим ЦП или передаваемым ему в цикле подтверждения прерывания.

Прерывания являются частным случаем исключений.

Режим работы ЦП определяется специальным битом в регистре состояния (бит S), переключение которого возможно только в режиме супервизора.

Переход из режима супервизора в режим пользователя происходит только по инструкции, воздействующей на бит S регистра состояния.

В режимах пользователя и супервизора различаются:

Распараллеливание функций в структуре микропроцессоров фирмы Motorola

В первом же МП семейства MC 68000 фирма Motorola использовала один из самых эффективных методов повышения производительности - распараллеливание функций с помощью относительно автономно работающих блоков.

Устройство памяти инструкций (данных) включает:

Механизм снупинга позволяет альтернативному владельцу магистрали получать доступ к содержимому внутрикристального кэша данных.

Система арбитра, служащая для определения владельца магистрали, включает сигналы:

В ЦП MC68000 - 68030 основным владельцем магистрали и одновременно устройством, осуществляющим арбитраж, является сам ЦП. В ЦП MC68040, 68060 - внешний арбитр.

SC1, SC2 - входные сигналы, определяющие операцию снупа, которая должна быть проведена для альтернативного владельца магистрали. При снупе в циклах чтения MC68040 может включиться в пересылку, выставив данные из кэша данных и обеспечив владельца достоверными данными, когда копия в памяти устарела.

Вопросы для самоконтроля