Ульяновский государственный университет
Опубликован: 18.05.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 3768 / 1013 | Оценка: 4.05 / 4.02 | Длительность: 15:15:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 7:

Микропроцессоры семейства МС680х0 фирмы Motorola

< Лекция 6 || Лекция 7: 12 || Лекция 8 >
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.

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:

  • 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.

Таблица 7.1. Сравнительные характеристики процессоров i8086 и 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 пользователя

Рис. 7.1. Программная модель пользователя

Программная модель супервизора дополняется:

  • указателем стека супервизора A7;
  • регистром состояния SR.

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.
< Лекция 6 || Лекция 7: 12 || Лекция 8 >
Виктория Монахова
Виктория Монахова
Евгений Коваленко
Евгений Коваленко