VII.) Központi egység, processzor

Az előadások a következő témára: "VII.) Központi egység, processzor"— Előadás másolata:

1 VII.) Központi egység, processzor
Digitális technika VII.) Központi egység, processzor

2 Pipeline Utasítás felhozás párhuzamosítása: Többszörös adatvonalak
Nagyszámú gyors regiszterek

3 RISC processzorok Reduced Instruction Set Computer (csökkentett utasítás készletű számítógép) Speciális célprocesszorok, melyek csak a kívánt alkalmazásra jellemző utasításokat tartalmaznak. Nem használt utasítások kihagyása. Minimális utasítás készlet és címzési mód Komplex függvények (pl. szorzás) hosszabb utasításokkal, szubrutinok alkalmazásával valósíthatók meg. RISC processzorok: Motorola 88XXX, RISC-I, Alpha, SPARC, PIC, DSP, IBM

4 CISC processzorok Complex Instruction Set Computer
Nagyszámú utasítás és címzési mód. Összetett problémák megoldására, magasabb szintű nyelven (Fortran, Lisp, Pascal, C) -> Fordító Komplex programok kevesebb számú utasítással. CISC processzorok: Motorola 68XXX, AMD, Intel x86

5 Intel 8086-os processzor (1978’) I
16 bites műveletek, operandusok 8085-össel felfelé kompatibilis PC relatív és indexelt címzési módok is! Multiprocesszoros rendszerben is használható (MN/MX) 20 bites címzés Adatok és programutasítások szegmentálása 40 lábú DIP tokozás

6 Intel 8086-os CPU II ↔ Cím-, és adatjel Címjel / Státuszinformáció
GND VCC AD14 AD15 ↔ Cím-, és adatjel AD13 A16/S3 AD12 A17/S4 Címjel / Státuszinformáció AD11 A18/S5 AD10 A19/S6 AD9 BHE / S7 → Bus High Enable / Státusz AD8 MN / MX ← Minimim / Maximum mód Cím-, és adatjel AD7 RD → Olvasás AD6 RQ / GT0, HOLD ↔ Buszkérés/megadás, DMA mód AD5 RQ / GT1, HLDA ↔ Buszkérés/megadás, HOLD elfogadás AD4 LOCK / WR → Buszlezárás / Írás AD3 S2, M / IO → Státusz / Memória – IO művelet AD2 S1, DT / R → Státusz / Adatküldés, -vétel AD1 S0, DEN → Státusz / Date Enable AD0 → Várakozási státusz / Address Latch En. QSO / ALE Non-Maskable Interrupt → NMI QS1 / INTA → Várakozási státusz / Intr. elfogadás Interrupt → INTR TEST ← Wait állapot Órajel → CLK READY ← külső memória R/W műveletre kész ← PC = 0, Regiszterek törlése GND RESET

7 Intel 8086-os CPU III Akkumulátor ~ Báziscímregiszter
AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI Báziscímregiszter Indexelt címzéshez PC relatív címzéshez Számláló regiszter Csatornacímzés Programszámláló PC CS DS SS ES Stack pointer Kód szegmens Bázis pointer Adat szegmens Indexregiszter Stack szegmens Indexregiszter Sztring műveletekhez Buszvezérlő ALU Vezérlő Státusz 1 2 3 4 5 6 Utasításvárakozási sor Ut. Reg.

8 Intel 80286-os processzor (1982’) I

9 Intel 80286-os processzor II
Sorozat legnagyobb teljesítményű 16 bites processzora 134000db tranzisztor 6 / 8 / 12.5 / 20 / 25MHz-es órajel Átlagban 0,21 utasítás / órajel → (legjobb a x86-os családban, köszönhetően a komplexebb címzési módoknak) Újabb utasítások 24 bites címzés Valós (16 MB) és virtuális (1 GB) üzemmód (címzés) Multitasking (több számítási feladat egyidejű elvégzése) Felfele kompatibilitás (8085, 8086) 68 lábú PLCC tokozás

10 Intel 80286-os processzor III

11 80286-os utasításai Alap utasításkészlet: ~8086-é
Továbbfejlesztet utasításkészlet: Operatív tár és a be-,kimeneti csatornák közötti blokkonkénti adatátvitel Magas szintű programnyelvek támogatása (pl. Egymásba ágyazott eljárások változóinak kezelése) Rendszervezérlő utasítások: Tároló szervezés Tároló adminisztráció (attribútumok kezelése)

12 Virtuális tárkezelés Az operációs rendszer felbontja a megindított programot lapokra - page. Ez a felosztás a mágneslemezen történik meg. Egy lap mérete maximum 64 KB. Az operációs rendszer a lapokat megszámozza, és a lemezen elfoglalt helyüket egy laptáblázat-ban tartja nyilván. Az operatív memória jóval nagyobb méretű, mint egy lap (1 GB is lehet). A program indításakor betölti az első néhány lapot. Ezek megkezdik működésüket. Amikor egy még a mágneslemezen lévő lapra van szükség, akkor a már betöltött lapok közül a legrégebben használt lapot kimásolja a lemezre, és helyébe másolja azt a lapot, melyre a program futásához szükség van. A lapcserék a lapok kis mérete miatt nagyon gyorsan hajtódnak végre. A program által gyakran használt lapok a memóriában maradnak - rezidens rész.

13 Intel 80386-os processzor (1986’) I
DX: 32 bites műveletek SX: 16 bites adatbusz Software szempontból azonban ekvivalensek Fizikai címtartomány 4 GB, virtuális 64 TB fclk= FSB = 40MHz esetén 10 MIPS Felfele kompatibilitás 8086, és tal Pipeline Multitasking Legkönnyebben magas szintű programnyelvvel programozható 132 lábú PGA vagy 100/132 lábú PQFP tokozás

14 Intel 80386-os processzor II

15 Intel 80486-os processzor (1989’) I
1,2 millió tranzisztor Integrált 8192 byte-os adat / művelet cache Pipeline Lebegőpontos ábrázolás Magasabb órajel FSB = 16 – 50 MHz i486DX: standard (fCPU = FSB) i486SX: nem lebegőpontos i486DX2: 2x-es órajel szorzó i486SX2: SX 2-es szorzóval i486SL: kis fogyasztású i487: kissé más lábkiosztás i486DX4: 3X-os szorzó Socket 1/2/3-as tokozás Level1 cache: 8kB

16 Intel 80486-os processzor II