🗊Презентация Организация ЭВМ и систем. Сравнительные характеристики микропроцессоров IA-32 и MC68000 фирмы Motorola. (Лекция 8)

Организация ЭВМ и систем Лекция № 8 Сравнительные характеристики микропроцессоров IA-32 и MC68000 фирмы Motorola Программная модель пользователя и супервизора Распараллеливание функций в структуре микропроцессоров фирмы Motorola

Сравнительные характеристики микропроцессоров 8086 и MC68000 фирмы Motorola Первым микропроцессором фирмы Motorola, нашедшим 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. 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 MC 68000. Практически одновременно с появлением i8086 фирма Motorola выпускает свой MC 68000.

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

Программная модель супервизора 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.

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. 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. 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.

Структура МП MC 68000 Структура МП MC 68020

Структура МП MC 68030 Кэш инструкций – 256 байт. Кэш данных – 256 байт.

Структура МП MC 68040 Устройство памяти инструкций (данных) включает: Устройство управления памятью инструкций (данных); Кэш инструкций (данных) – 4 Кбайт; Устройство снупинга инструкций (данных). Механизм снупинга позволяет альтернативному владельцу магистрали получать доступ к содержимому внутрикристального кэша данных.

Владелец магистрали Система арбитра, служащая для определения владельца магистрали, включает сигналы: запроса магистрали; передачи управления магистралью; подтверждения приема магистрали. 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, когда копия в памяти устарела, обеспечив владельца достоверными данными.

Структура МП MC 68060

Вопросы для самоконтроля Сравните МП i8086 и MC68000 фирмы Motorola. Программная модель MC6800. Как обеспечивается защита информации от несанкционированного доступа в МП фирмы Motorola? Как происходит переход из режима супервизора в режим пользователя? Программная модель супервизора. Что различают в режимах пользователя и супервизора? Какой метод повышения производительности использовала фирма Motorola? Что позволяет сделать механизм снупинга?