Ульяновский государственный университет
Опубликован: 18.05.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 4246 / 1376 | Оценка: 4.05 / 4.02 | Длительность: 15:15:00
Тема: Аппаратное обеспечение
Специальности: Разработчик аппаратуры
Теги:
Лекция 7:
Микропроцессоры семейства МС680х0 фирмы Motorola
Аннотация: В этой лекции анализируются характеристики микропроцессоров i8086 и MC68000 фирмы Motorola, рассматриваются программные модели пользователя и супервизора, разъясняется распараллеливание функций в структуре микропроцессоров фирмы Motorola.
Цель: показать преемственность программных моделей пользователя и супервизора, разъяснить метод повышения производительности процессора через распараллеливание функций в структуре микропроцессоров фирмы Motorola.
Ключевые слова: декодирование, вычисление, эффективный адрес, микропроцессор, программная модель, фирма, супервизор, программная модель пользователя, Дополнение, программная модель супервизора, безопасность, Указатель стека, исключение, бит, режим пользователя, супервизора, распараллеливание функций, снупинг, доступ, система арбитра, арбитраж
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.
- 16-битный программный счетчик;
- 8-битный регистр-аккумулятор;
- 8-битный регистр флагов;
- два 8-битных индексных регистра.
Практически одновременно с появлением i8086 фирма Motorola выпускает свой микропроцессор MC 68000.
| Характеристика | i8086 | MC 68000 |
|---|---|---|
| Адресное пространство | 1 Мбайт | 16 Мбайт |
| Внутренняя ШД | 16 бит | 32 бита |
| Внешняя ШД | 16 бит | 16 бит |
| Количество РОН | 8 | 16 |
| Аппаратная поддержка защиты памяти | нет | есть |
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:
- адресные пространства, в которых работает ЦП;
- программные модели;
- набор допустимых инструкций;
- активные стеки.
