Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.256

Наше описание микросхемы UltraSPARC III не отличается полнотой, но его вполне достаточно, чтобы вы получили некоторое представление о принципах ее работы и отличиях от архитектуры Pentium 4.

Микроархитектура процессора 8051

Микроархитектура процессора 8051 (рис. 4.35) значительно проще двух предыдущих — Pentium и UltraSPARC. Дело в том, что размер этой микросхемы очень мал (она состоит из 60 ООО транзисторов), а разрабатывалась она задолго до того, как конвейерная технология стала популярной. Кроме того, перед разработчиками 8051 ставилась задача создать дешевую, а не быструю микросхему. Как известно, «дешевый» и «простой» — очень близкие понятия, в то время как дешевизна и быстродействие в нашем контексте редко сочетаются.

Рис. 4.35. Микроархитектура процессора 8051

Центральное положение в микроархитектуре 8051 занимает основная шина. С ней связаны немногочисленные регистры, причем для большинства из них операции чтения и записи выполняются программно. Регистр АСС представ ляет собой основной арифметический регистр, в котором сохраняется большая часть результатов вычислений. Через него проходят почти все арифметические команды. Регистр В применяется для умножения и деления; кроме того, при хранении результатов он выполняет роль временного регистра. Регистр SP является указателем стека, как и в большинстве других систем он указывает на вершину стека. В регистре команд IR содержатся команды, выполняемые в данный момент.

Регистры ТМР1 и ТМР2 — это защелки, обслуживающие АЛ У. Перед выполнением операций в АЛ У соответствующие операнды копируются в эти защелки. Результаты вычислений в АЛ У записываются в любой регистр записи, доступ к которому обеспечивает основная шина. Коды состояний, обозначающие нулевые, отрицательные и тому подобные результаты, записываются в регистр PSW (Program Status Word — слово состояния программы).

В 8051 предусмотрены независимые модули памяти для размещения данных и кода. Емкость ОЗУ для размещения данных составляет 128 (модель 8051) или 256 (модель 8052) байт; соответственно, 8-разрядного регистра RAM ADDR вполне достаточно для полной адресации этой памяти. В процессе адресации ОЗУ адрес целевого байта размещается в регистре RAM ADDR, после чего производится обращение к памяти. Емкость памяти кода может достигать 64 Кбайт (при условии размещения модуля памяти вне микросхемы), поэтому разрядность регистра ROM ADDR составляет 16 бит. Схема адресации к программному коду в ПЗУ с помощью регистра ROM ADDR аналогична вышеописанной схеме для памяти данных.

Регистр DPTR (Double PoinTeR — двойной указатель) — это 16-разрядный временный регистр, предназначенный для управления и сборки 16-разрядных адресов. Регистр PC представляет собой 16-разрядный счетчик команд; иными словами, он определяет адрес следующей команды, которую требуется вызвать и выполнить. Регистр PC incrementer — это специальный аппаратный модуль, выполняющий роль псевдорегистра. Когда в него копируется, а затем считыва-ется содержимое регистра PC, его значение автоматически увеличивается на единицу. Ни к PC, ни к PC incrementer нельзя обратиться через основную шину. Наконец, BUFFER — это еще один 16-разрядный временный регистр. На самом деле каждый 16-разрядный регистр процессора 8051 состоит из пары 8-разрядных регистров, с каждым из которых можно выполнять разные операции.