0

NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ 80386 (SL, SX, DX…..)

18 1,111 0
  • NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ 80386 (SL, SX, DX…..)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 19/04/2016, 21:43

Mở đầu:TỔNG QUAN VỀ BÁO CÁO VI XỬ LÝ 8086Vi xử lý là thiết bị gây được nhiều ấn tượng nhất trong hệ thống máy tính. Chúng làm tường hợp bộ náo máy tính vào một thiết bi điện tử riêng lẽ. Cho đến nay bộ vi xử lý được coi là sản phẩm nhân tạo phát triển nhanh nhất và có vai trò quan trọng nhất trong lịch sử loài người, càng ngày càng khẳngđịnh được tầm ảnh hưởng của nó tới mọi lĩnh vực của cuộc sống. Bộ vi xử lý CPU là cốt lõi của một máy vi tính. Từ các bộ vi xử lý để chế tạo ra máy tính cá nhân và Intel đang hướng cấu trúc máy vi tính cá nhân hiện đại. Vai trò của máy vi tính trong nửa cuối thế kỷ hai mươi được chứng minh bởi đà phát triển chức năng theo hàm mũ của bộ vi xử lý và mức độ thâm nhập của nó trong xã hội. Máy tính đã thay đổi hoàn toàn công nghệ, thay đổi hình thức buôn bán thậm trí thay đổi cấu trúc xã hội loài người. Vì vậy sau đây chúng ta cùng tìm hiểu về tất cả những gì thuộc về bộ vi xử lý và cụ thể là bộ vi xử lý 80386 là bộ vi xử lý 32 bit đầu tiên mở đầu cho công nghệ phát triển máy tính sau này.Bố cục chung của báo cáo:Báo cáo gồm 8 phần:I. Khái quát về bộ vi xử lý 80386 và lịch sử phát triểnII.Cấu trúc khối III. Các chế độ vận hành của bộ vi xử lí 80386IV.Hệ thống vào raV. Quản lý bộ nhớVI. Kiến trúc tập lệnhVII. Công nghệ mớiVIII. Kết luận Vi x lý 80386 Cõu 23 Trờng đại học công nghiệp hà nôi Khoa công nghệ thông tin Báo cáo tập lớn môn Kiến trúc máy tính Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu hệ vi xử lý 80386 (SL, SX, DX ) Sinh viờn thc hin: ao Vn Thụng Mó s SV: 1331060108 Lp: Cao ng Tin3 K13 Giáo viên hớng dẫn: Th.S Vơng Quốc Dũng Hà Nội, Ngày 22 tháng năm 2012 Mở đầu: Tổng quan báo cáo vi xử lý 8086 Vi xử lý thiết bị gây đợc nhiều ấn tợng hệ thống máy tính Chúng làm tờng hợp náo máy tính vào thiết bi điện tử riêng lẽ Cho đến vi xử lý đợc coi sản phẩm nhân tạo phát triển nhanh có vai trò quan trọng lịch sử loài ngời, ngày khẳngđịnh đợc tầm ảnh hởng tới lĩnh vực sống Bộ vi xử lý CPU cốt lõi máy vi tính Từ vi xử lý để chế tạo máy tính cá nhân Intel hớng cấu trúc máy vi tính cá nhân đại Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 Vai trò máy vi tính nửa cuối kỷ hai mơi đợc chứng minh đà phát triển chức theo hàm mũ vi xử lý mức độ thâm nhập xã hội Máy tính thay đổi hoàn toàn công nghệ, thay đổi hình thức buôn bán trí thay đổi cấu trúc xã hội loài ngời Vì sau tìm hiểu tất thuộc vi xử lý cụ thể vi xử lý 80386 vi xử lý 32 bit mở đầu cho công nghệ phát triển máy tính sau Bố cục chung báo cáo: Báo cáo gồm phần: I Khái quát vi xử lý 80386 lịch sử phát triển II.Cấu trúc khối III Các chế độ vận hành vi xử lí 80386 IV.Hệ thống vào V Quản lý nhớ VI Kiến trúc tập lệnh VII Công nghệ VIII Kết luận I.Khái quát vi xử lý 80386 lịch sử phát triển Các Intel 80386 hay gọi i386, 386 32-bit, vi xử lý đ ợc giới thiệu Intel vào năm 1986 Các phiên có 275000 bóng bán dẫn đợc sử dụng nh đơn vị trung tâm (CPU) nhiều trạm máy,các máy tính cá nhân Khi thực ban đầu 32-bit mở rộng 80386,kiến trúc ,tập lệnh 80386, mô hình lập trình mã nhị phân mẫu chung cho tất 32-bit x86, xử lý Điều gọi x86, IA-32, kiến trúc i386, tùy thuộc vào ngữ cảnh Các 80386 cụ thể thực thi mã cách xác dành cho xử lý x86 16-bit trớc nh 8088 80286 đợc phổ biến vào đầu máy tính Thế hệ hệ vi xử lý 64-bit x86 cụ thể chạy hầu hết chơng trình viết cho chíp cũ hơn, tất cách quay trở lại nguyên 16bit 8086 năm 1978 Trong năm qua , triển khai thực liên Intel 80386 DX đợc xếp hạng 16 MHx tiếp kiến trúc trở thành vài từ 1986 đến tháng chin trăm lần nhanh với ban đầu 80386 Sản xuất: năm 2007 (và hàng ngàn lần so với 8086) Một 33 Intel Nhà sản xuất: MHz 80386 đợc báo cáo đánh giá AMD Sẩn xuất hoạt động khoảng 11,4 MIPS IBC Các 80386 đợc đa vào tháng Max CPU tốc 12 MHz đến 40 MHz Mời năm 1985 có đầy đủ tính đồng hồ chip,lần đợc đa vào quý kích thớc 1.5m để 1m III năm 1986 Bo mch chủ cho máy Min tính tính dựa hệ thống-80386, lúc đầu rờm rà tốn sản xuất hợp lý 80386 thức đợc Hỡng dẫn thiết x86 ( IA-32 ) thông qua Việc máy tính cá lập 132-pin PGA , 132-pin nhân để làm cho việc sử dụng 80386 Gói(s) PQFP ; SX biến : 88đợc thiết kế sản xuất compaq pin PGA, 100-pin PQFP đánh dấu lầ thành phần Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 máy máy IBM PC tơng thích chuẩn đợc cập nhật công ty khác so với IBM Trong năm 2006, Intel công bố ngừng sản xuất 80386 vào cuối tháng năm 2007 Mặc dù từ lâu lỗi thời nh máy tính cá nhân CPU, Intel nhà sản xuât khác tiếp tục làm cho chíp cho hệ thống nhũng Hệ thống nh cách sử dụng 80386 nhiều chất dẫn xuất phổ biến giới công nghệ Bộ vi sử lý trình phát triển đáng kể x86 kiến trúc, tiền thân x86 Intel 8008.VSL 80286 hệ tiền 80386, sử dụng hệ thống xử lý 16 bit với sử dụng kỹ thuật phân đoạn nhớ quản lý dựa hệ thống bảo vệ VSL 80386 sử dụng hệ thống 32-bit kỹ thuật phân trang dịch thuật đơn vị, làm cho dễ dàng để thực điều hành hệ thống sử dùng nhớ ảo Nó hố trợ cho phần cứa khắc phục sửa lỗi Các đặc chế độ hoạt động 80386 gồm đặc trng: Chế độ thực, bảo vệ chế độ chế độ ảo Các chế độ 286 đợc phát triển 386 tăng địa lên đến GB nhớ Tất chế độ nhớ ảo 8086 (hoặc VM86) làm cho chạy nhiều chế độ thực chơng trình môi trờng bảo vệ, số chơng trình không tơng thích Kiểu nhớ 32-bit 386 cho có thay đổi tính quan trọng họ hàng nhà x86 AMD phát hành x86-64 vào năm 2003 Kiến trúc s trởng phát triển 80386 John H Crawford Ông chịu trách nhiệm mở rộng 32-bit kiến trúc 80286 tập lệnh Các 80486 P5 Pentium thiết kế dựa kiến trúc vi xử lý 80386 II.Cấu trúc khối Đóng vỏ chân chức năng: Các chip 80386 đóng vỏ gốm (ceramic pin grind package) 132 pin với công nghệ CHMOS III 80386 SX có cấu trúc bên giống nh 80386 DX nhng có bit địa 24 bit bus liệu 16 bit 386 SX phù hợp với thiết bị nhớ ngoại vi bit 16 bít 386 LX đợc dùng nhiều loại IBM PC/XT 80386 dùng diện Vss,Vcc = 5.0 V tiêu thụ dòng trung bình 550 mB phiên tần số 25MHz, 600mA phiên tần số 20MHz Các chân tín hiệu : 80386 có 20 chân tín hiệu : A31 A3; D31-D0; BE#-BE0; M/ìO#;W/R#;ADS#(address data strobe); RESET Với 32 bit địa không gian địa CPU386 GB CPU 386 có 64 K cứa vào/ra bit, 16 bit, 32 bit CPU 386 hoạt động với đồng xử lý toán học 387 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 2.Hệ thống bus - Bus tập hợp đờng dây để vận chuyển thông tin (bit) từ phần mạch đến phần mạch khác phạm vi máy tính Bản chất vật lý : điện áp truyền Có điện áp truyền 1bit (tại thời điểm) - Có chức liên kết thành phần khác hệ thống gọi bus liên kết hệ thống - Tập đờng dây vận chuyển thông tin đồng thời đợc gọi độ rộng bus ( ví dụ đờng dây độ rộng bit) - Chức bus : Bus chia làm loại : +bus địa +bus liệu +bus điều khiển Chú ý : có bus địa bus liệu có khái niệm độ rộng CPU Bộ nhớ Bus địa Mạch Các thiết ghép nối bị vào vào Bus liệu Bus điều khiển Sơ đồ khối phối ghép bus Lý tồn loại bus: + Bus địa : - CPU muốn trao đổi liệu với ngăn nhớ nào, với cổng vào cần phải có bus địa Bus địa vận chuyển địa từ CPU đến nhớ hay cổng vào để xác định ngăn nhớ hay cổng vào cần trao đổi thông tin - Bus địa nói tổng quát gồm n đờng dây Ao - An-1 gọi độ rộng bus n bit n bit đợc dùng để đánh dấu địa , có khả quản lý tối đa n địa ngăn nhớ hay 2n byte nhớ ( nhớ quản lý theo byte) với 386 n =32 quản lý tối đa 232 byte = GB +Bus liệu : - Vận chuyển liệu từ nhớ đến CPU - Vận chuyển liệu thành phần với Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 Bus liệu kí hiệu Do Dm-1 độ rộng bus m bit m 386 32 tức vận chuyển lúc byte +Bus điều khiển liệu - Là tập hợp tín hiệu điều khỉên phát từ CPU để điều khiển nhớ hay hệ thống vào từ nhớ hay hệ thống vào đến yêu cầu CPU Khối quản lý nhớ Bộ vi xử lý có khả quản lý nhớ trực tiếp cách đánh địa vật lý hay định địa ảo ( phân trang ) Khi dùng định địa vật lý, địa tuyến tính đợc coi địa vật lý Khi dùng phân trang đoạn mã, liệu, ngăn xếp, hệ thống, GDT IDT đợc nhận phân trang, có trang vừa truy nhập nằm địa vật lý Vị trí trang ( hay gọi khung trang đợc xác định qua hai dạng cấu trúc hệ thống : o Một th mục trang o Nhiều bảng trang Cả hai cấu trúc nằm nhớ vật lý Dữ liệu lu trữ th mục trang bao gồm địa sở bảng trang, quyền truy nhập thông tin quản lý nhớ Dữ liệu lu trữ bảng trang bao gồm địa vật lý khung trang, quyền truy nhập thông tin quản lý nhớ Địa sở th mục trang nằm ghi điều khỉên CR3 Không gian địa tuyến tính (32 bit) đợc chia làm phần : 10 bit định vị danh mục trang, 10 bit định vị bảng trang, 12 bit định vị khung trang Nh kích thớc trang 212=4 Kbyte Mỗi nhiệm vụ có danh mục trang riêng nó, có nghĩa hệ vi xử lý quản lý đợc nhiều danh mục trang khác Khối điều khiển Dùng để điều khiển để đồng hoạt động hệ thống, cụ thể: - Điều khiển nhận lệnh từ nhớ sau tăng nội dung PC( đếm chơng trình program counter) để trỏ sang lệnh - Giải mã lệnh nằm ghi lệnh để xác định yêu cầu lệnh phát tín hiệu điều khiển thực hịên lệnh - Nhận tín hiệu yêu cầu từ bên ngoài, xử lý đáp ứng yêu cầu Mãlệnh lệnh Thanh ghi Các cờ từ Thanh ghi cờ clock tín hiệu tạo xung nhịp Mã lệnh đơn vị điều khiển tín điều khiển bên Bus iu khin tín hiệu điều Khiển bên CPU Các ghi -Vận chuyển liệu ghi -ALU tín hiệu yêu cầu từ bên - Đơn vị điều khiển gồm hai phần : khối giải mã lệnh khối tạo xung nhịp điều khiển thực lệnh Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 Khối giải mã lệnh Bộ giải mã lệnh gồm ba giải mã làm việc song song: hai giải mã lệnh đơn giản giải mã phức tạp Một giải mã chuyển mã lệnh thành hay nhiều vi lệnh ba thành phần ( hai nguồn lôgic vầ đích lôgic) Vi lệnh lệnh sơ đẳng đợc thực vi xử lý thực song song Nhiều mã lệnh đợc chuyển trực tiếp thành vi lệnh qua giải mã lệnh đơn giản Một số mã lệnh khác đợc chuyển thành hay bốn vi lệnh Bộ giải mã chịu trách nhiệm giải mã phần đầu lệnh lệnh quay vòng Bộ giải mã lệnh tạo đến vi lệnh chu kỳ đồng hồ ( từ hai giải mã lệnh đơn giản từ giải mã lệnh phức tạp ) Khối chức đặc biệt Gồm : - Khối xử lý đồ hoạ - Khối xử lý tín hiệu : có khả tính toán, tính chập, hàm tơng quan - Khối xử lý ảnh: có phép tính tơng tự xử lý tín hiệu nhng hai chiều - Tính toán vectơ, ma trận Khối số nguyên 8.Thanh ghi Thanh ghi thực chất nhớ bán dẫn có tốc độ truy nhập cực cao( mức CPU) có dung lợng nhỏ Tập ghi nằm CPU Mỗi ghi đơn vị lu trữ liệu có chức riêng biệt thiếu CPU Thanh ghi 80386 ghi 32 bit, số ghi có thề chia thành 16 bit bit Với 32 bit địa không gian địa CPU 386 GB CPU 386 có 64K cửa vào / bit , 16 bit, 32 bit CPU hoạt động với đồng xử lý toán học Tập ghi: Thanh ghi đa dụng ghi trỏ : đợc mở rộng thành ghi 32 bit : EAX, EBX,ESP nhiên sử dụng ghi bit 16 bit Chúng có trách nhiệm lu trữ nội dung sau: -Tham số phép toán logic số học -Tham số phép tính địa - Con trỏ nhớ Tuy vậy, tất ghi dùng để lu trữ tham số kết trỏ Cần lu ý dùng ghi ESP ghi dùng cho trỏ ngăn xếp không đợc phép dùng cho mục đích khác Một số lệnh cần ghi định để lu trữ tham số ví dụ lệnh chuỗi dùng ghi ECX,ESI, EDI Khi sử dụng nhớ mô hình phân đoạn , số cặp ghi đợc ngầm định để lu địa lôgic( vi dụ DS:EBX) Ngoài ra, ghi có nhiệm vụ đặc biệt đợc liệt kê sau: - EAX : ghi kết phép toán - EBX : ghi trỏ mà địa đoạn nẳm DS - ECX : ghi số đếm cho phép toán chuỗi quay vòng Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 - EDX : ghi địa cổng cứng - ESI : ghi trỏ địa nằm ES trỏ nguồn phép toán chuỗi - EDI : ghi trỏ mà địa đoạn nằm ES trỏ đích phép toán chuỗi - ESP : ghi trỏ ngăn xếp mà địa đoạn nằm SS Các ghi đa chức 31 EAX EBX ECX EDX ESI EDI EBP ESP Hình cho thấy, 16 bit cuối ghi đa chức đợc dùng nh ghi hệ 8086, 80286 Ngời lập trình sử dụng qua tên ghi AX, BX,CX,DX,BP,SP,SI,DL Hai byte cuối EAX, EBX,ECX,EDX,đợc gọi AH, BH, CH, DH(bit cao) AL, BL, CL, DL(bit thấp) Các ghi đoạn : giữ nguyên chiều dài 16 bit nhng có hai ghi đoạn FS GS đợc dùng giống nh ghi ES Các ghi đoạn (CS,DS,SS,ES,FS,GS) lu trữ chọn đoạn 16 bit Một chọn đoạn trỏ đặc biệt đến mô tả đoạn nơi lu trữ địa đặc tính đoạn Để truy nhập đoạn nhớ chọn đoạn phải nằm ghi đoạn tơng ứng Khi viết chơng trình ứng dụng ngời lập trình chọn đoạn qua lệnh định hớng hợp ngữ Hợp ngữ dùng lệnh định hớng hợp ngữ hay dụng cụ lập trình để tạo nên đoạn gía trị tơng ứng chọn đoạn nh mô tả đoạn Cách sử dụng ghi đoạn phụ thuộc vào mô hình nhớ mà hệ thống điều hành sử dụng Nếu sử dụng mô hình nhớ phẳng ( không phân đoạn ), ghi đoạn lu trữ chọn đoạn trỏ lên đoạn chồng lên Mỗi đoạn địa số không gian địa tuyến tính Thông thờng có hai đoạn chồng lên nhau: đoạn cho mã lệnh, đoạn cho liệu ngăn xếp Thanh ghi CS trỏ đến đoạn mã lệnh ghi đoạn khác trỏ đến đoạn liệu Các ghi đoạn 40 Gbyte 15 CS đoạn DS chồng lên SS ES FS GS GS Các ghi đoạn mô hình nhớ phẳng Nếu sử dụng mô hình nhớ phân đoạn, ghi đoạn chứa chọn đoạn trỏ tới đoạn khác không gian địa tuyến tính Ch ơng trình truy nhập đồng thời đoạn khác Mỗi ghi liên hệ trực tiếp với ba Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 loại nhớ : mã lệnh, liệu ngăn xếp ví dụ : ghi CS chứa chọn đoạn mã lệnh Bộ xử lý lấy lệnh từ đoạn mã lệnh địa đoạn CS trỏ lệnh EIP Thanh ghi EIP chứa địa tuyến tính tới cần đợc thực đoạn mã lệnh Chơng trình ứng dụng bên thay đổi đợc ghi CS Chỉ phép lệnh điều khiển chơng trình bên vi xử lý thay đổi đợc giá trị CS( nh gọi tiểu trình, phục vụ ngắt thay đổi nhiệm vụ Các ghi đoạn CS DS SS ES FS GS đoạn mã lệnh đoạn liệu đoạn ngân xếp đoạn nằm không gian nhớ tuyến tính đoạn liệu đoạn liệu đoạn liệu Cách sử dụng ghi đoạn mô hình nhớ phân đoạn Các ghi DS , ES, FS, GS chứa chọn đoạn trỏ đến mô tả đoạn liệu Bốn đoạn liệu riêng rẽ đảm bảo an toàn truy nhập an toàn vào dạng cấu trúc liệu khác Thanh ghi SS chứa chọn đoạn ngăn xếp Khác với ghi CS ghi SS đợc ghi từ bên chơng trình ứng dụng Điều cho phép chơng trình dùng nhiều ngăn xếp khác Bốn ghi đoạn CS, DS, SS, ES, có từ đời 8086 Hai ghi FS GS bắt đầu xuất 80386 Thanh ghi trạng thái SR ghi đếm chơng trình : nh đợc nâng lên 32 bit gồm 16 bit thấp nh 286 16 bit cao Thanh ghi trạng thái để quản lý trạng thái hệ thống chứa thông tin trạng thái CPU Có hai thông tin trạng thái : - trạng thái - trạng thái Gồm có ghi cờ Mỗi bit cờ phản ánh trạng thái làm việc CPU :Cờ trạng thái (bit 0,2,4,6,7,11) ghi EFLAGS đợc dùng để ghi lại trạng thái kết lệnh số học nh : ADD, SUB, MUL,DIV - IF( interrupt flag): cờ ngắt: IF=1 CPU cho phép ngắt ngợc lại IF=0 CPU cấm ngắt - CF( carry flag) : cờ nhớ : kết phép tính có nhớ CF=1 - SF(Sign flag) :cờ dấu : kết phép tính số âm SF=1 - OF(overflow flag): cờ tràn: kết số bù vợt giới hạn biểu diễn dành cho OF=1 Cờ đánh dấu trạng thái tràn phép toán số học có dấu - PF(parity flag) cờ chẵn lẻ: đợc đặt số byte thấp kết số chẵn - AF( adjust flag) cờ chỉnh: đợc đặt phép toán gây nhớ mợn bít kết Cờ đợc sử dụng phép toán số học với mã BCD Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 - ZF(zero flag ) cờ không: đợc đặt kết Trong cờ có cờ CF gây trực tiếp lệnh STC,CLC,CMC Những lệnh thay đổi bit nh BT, BTS,BTR,BTC Có thể chuyển bít định cờ CF Các cờ trạng thái dành cho phép toán số học có kết dới ba dạng liệu khác nhau: số nguyên có dấu, số nguyên không dấu, số nguyên BCD Nếu kết số nguyên không dấu cờ CF đánh dấu trạng thái nhớ mợn Nếu kết số BCD cờ AF đánh dấu nhớ mợn Cờ SF ghi lại dấu số nguyên có dấu Cờ ZF đánh dấu trạng thái số nguyên có dấu Cờ CF đợc dùng để cộng thêm hay trừ dùng lệnh ADC(cộng với số nhớ) hay lệnh SBB( trừ với số mợn ) để tiến hành phép toán số học xác Các lệnh nhảy có điều kiện Jcc, đặt byte có điều kiện SETcc quay vòng có điều kiện LOOPcc dịch chuyển có điều kiện CMOVcc ( cc mã điều kiện ) dùng hay nhiều cờ trạng thái để rẽ nhánh đặt byte hay quay vòng Các ghi gỡ rối (DR0-DR7) kiểm tra (TR0-TR1): Bộ vi xử lý có nhiều lệnh dùng để kiểm tra quyền truy nhập chọn đoạn mô tả đoạn Những lệnh lặp lại việc kiểm tra quyền truy nhập mà vi xử lý tiến hành tự động Chúng cho phép hệ điều hành chơng trình mức u tiên ngăn không cho ngoại lệ xảy ra: - ARPL: chỉnh mức u tiên đợc yêu cầu RPL chọn đoạn cho thích hợp với mức u tiên chơng trình dùng đoạn - LAR: chứng nhận khả truy nhập vào đoạn nạp quyền truy nhập từ mô tả đoạn ghi đa chức Chơng trình ứng dụng sau kiểm tra quyền truy nhập đoạn trực tiếp từ ghi đa chức - LSL: chứng nhận khả truy nhập vào đoạn kích thớc đoạn từ mô tả đoạn ghi đa chức Chơng trình ứng dụng sau so sánh kích thớc đoạn với địa lệch để bíêt địa có nằm bên đoạn hay không - VERR VERW: kiểm tra khả ghi lên hay đọc từ đoạn nhớ Thanh ghi quản lý nhớ : ghi GDTR,LDTR,IDTR,TR có chức giống nh 286 khác chỗ: địa sở 32 bit giá trị giới hạn 20 bit Bốn ghi đợc dùng để xác định vị trí bảng quản lý nhớ Để truy nhập lập trình ghi ngời ta cần có lệnh chuyên dùng ` - Thanh ghi bảng mô tả toàn cục GDTR Thanh ghi bảng cục mô tả toàn cục GDTR lu trữ 32 bít địa sở 16 bit kích thớc bảng mô tả toàn cục Địa sở địa tuyến tính (vật lý ) byte bảng Kích thớc cho biết số byte tối đa lu trữ đợc bảng Để nạp ghi lên GDTR ta dùng lệnh LGDT lệnh SGDT Khi khởi động vi xử lý địa sở đợc đặt giới hạn đợc đặt FFFFh chơng trình khởi động BIOS cần nạp giá trị vào GDTR - Thanh ghi bảng mô tả cục LDTR Thanh ghi bảng mô tả cục LDTR lu trữ 32 bit địa sở , 16 bit kích thớc tham số mô tả cho bảng mô tả cục LDT Để nạp ghi lên GDTR ta dùng lệnh LLDT lệnh SLDT Đoạn nhớ chứa LDT phải có mô tả đoạn tơng ứng nằm bảng mô tả toàn cục GDT Khi lệnh LLDT nạp chọn đoạn vào LDTR, địa sở kích thớc tham số mô tả tự động đợc nạp lên LDTR Khi cần chuyển nhiệm vụ, chọn đoạn đoạn mô tả LDT nhiệm vụ tự động đợc nạp vào ghi LDTR Tơng tự nh GDTR , địa sở kích thớc LDTR đợc đặt FFFF h khởi động máy - Thanh ghi bảng mô tả ngắt IDTR Thanh ghi bảng mô tả ngắt IDTR chứa 32 bit địa sở 16 bit kích thớc bảng mô tả ngắt IDT Để nạp ghi lên IDTR ta dùng lệnh LIDT SIDT - Thanh ghi nhiệm vụ TR Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 Thanh ghi nhiệm vụ TR chứa cho nhiệm vụ chạy 16 bit chọn đoạn, 32 bit địa sở, 16 bit kích thớc tham số mô tả cho đoạn trạng thái nhiệm vụ TSS Địa sở địa byte TSS Lệnh LTR STR đọc ghi tên phần chọn đoạn ghi nhiệm vụ Khi lệnh LTR nạp chọn đoạn vào ghi nhiệm vụ, phần khác ghi nhiệm vụ đợc tự động nạp lên từ mô tả đoạn trạng thái nhiệm vụ TSS Trạng thái ghi TR khởi động tơng tự nh ghi hệ thống khác Thanh ghi điều khiển: ghi CR0, CR1, CR2,CR3,CR4 xác định chế độ làm việc vi xử lý nh đặc điểm nhiệm vụ chạy - CR0 chứa cờ đièu khiển hệ thống,các cờ điều khiển chế độ làm việc trạng thái vi xử lý - CR1 dự trữ - CR2: chứa địa gây lỗi trang ( page fault ) - CR3: chứa địa sở th mục trang hai cờ PCD PWT Thanh ghi đợc gọi ghi sở th mục trang PDPR( page directory base register ).Chỉ có 20 bit cao địa sở đợc ghi CR3, 12 bit thấp đợc mặc định địa danh mục trang phải đợc phân theo đơn vị nhỏ trang (4 KB, 12 bit).Cờ PCD PWT kiểm tra trình lu trữ danh mục trang đệm bên Khi sử dụng địa vật lý mở rộng ( physical address extension ), ghi CR3 chứa địa sở bảng trỏ th mục trang ( page directory pointer table ) - CR4 : chứa nhóm cờ cho phép mở rộng cấu trúc vi xử lý Lệnh MOV cho phép đọc nội dung ghi điều khiển từ chơng trình chạy mức u tiên Chỉ chơng trình có mức u tiên đợc phép ghi lên ghi này.Nội dung cờ ghi điều khiển đợc liệt kê sau đây: - Cờ phân trang PG Paging (bit 31 CR0) cho phép phân trang đặt lên Khi phân trang bị cấm ( PG=0) địa tuyến tính đợc coi nh địa vật lý Cờ PG ý nghĩa nh cờ PE( bit CR0) không đợc đặt Đặt cờ PG=1 mà PE=0 gây ngoại lệ #GP(general protection exception) - Cờ cấm đệm CD cache disable( bit 30 CR0) Xoá cờ CD NW cho phép đệm toàn nhớ vật lý Cờ CD=1 ngăn vi xử lý truy nhập đệm - Cờ cấm ghi xuyên NW not write- through( bit 29 CR0) Xoá cờ NW CD cho phép ghi lại hay ghi xuyên - Cờ khuôn chỉnh vị AM alignment mask ( bit 18 CR0) AM = cho phép kiểm tra tự động chỉnh vị Tự động chỉnh vị xảy AM = 1, AC ghi EFLAGS =1, mức u tiên CPL = vi xử lý hoạt động trong chế độ : bảo vệ 8086 ảo - Cờ bảo vệ viết WP write protect( bit 16 CR0) WP=1 cấm ch ơng trình mức quản lý ghi vào trang đợc đọc mức ngời sử dụng Cờ cho phép cài đặt phơng pháp copy on write thờng đợc dùng hệ điều hành UNIX - Cờ lỗi số học NE numeric error( bit CR0) NE= cho phép báo lỗi đơn vị dấu chấm động FPU theo phơng pháp NE=0 báo lỗi theo phơng pháp máy tính cá nhân Nếu NE=0 chân IGNE# vi xử lý đợc kích , lỗi FPU bị bỏ qua Nếu NE=0 chân IGNE# không bị kích , lỗi FPU không che xuất khiến vi xử lý đa tín hiệu chân FERR# Tín hiệu báo ngắt dừng thực lệnh trớc thực lệnh số học hay lệnh WAIT/FWAIT Chân FERR# tơng ứng với chân ERROR# đồng xử lý 287, 387 DX đợc nối với điều khiển ngắt bên - Cờ loại mở rộng ET( bit CR0) đợc dùng để ghi nhận tồn đồng xử lý toán học - Cờ chuyển nhiệm vụ TS ( bit CR0) cho phép làm chậm lu trữ trạng thái FPU đến FPU đợc nhiệm vụ truy nhập Bộ vi xử lý đặt cờ lên chuyển trạng thái kiểm tra dịch lệnh số học Nếu TS =1 ngoại lệ 10 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 thiết bị #NM xuất trớc thực lệnh số học Nếu cờ TS =1 MP =1( bit CR0) ngoại lệ xuất trớc thực lệnh WAIT/FWAIT Bộ vi xử lý không tự động lu trữ trạng thái FPU đặt TS lên gây lên ngoại lệ #NM Chơng trình xử lý ngoại lệ #NM dùng để xoá cờ TS lu trữ trạng thái FPU Nh vậy, nhiệm vụ không dùng đến lệnh số học nội dung FPU không đợc lu trữ - Cờ mô EM( bit CR0) EM =1 cho biết nhớ đơn vị xử lý toán học Nếu EM =1 lệnh số học gây ngoại lệ thiết bị #NM Nếu vi xử lý có đơn vị đồng xử lý mà dùng phần mềm mô - Cờ quan sát đồng xử lý MP( bit CR0) kiểm tra tơng quan lệnh WAIT cờ TS Nếu MP =1, TS =1 lệnh WAIT gây nên ngoại lệ #NM Nếu MP=0 lệnh WAIT bỏ qua cờ TS - Cờ cho phép bảo vệ PE ( bit CR0) cho phép chế độ bảo vệ PE=1 Bộ vi xử lý hoạt động chế độ thực PE=0 Cờ không trực tiếp cho phép phân trang Để phân trang cờ PE PG cần đợc đặt lên - Cờ cấm đệm mức trang PCD ( bít CRE3) kiểm tra đệm th mục trang thời Khi PCD =1 th mục trang không đợc đệm Cờ quản lý nhớ đệm bên vi xử lý Bộ vi xử lý bỏ qua cờ nh phân trang không đợc sử dụng - Cờ PWT (bit CR3) kiểm tra phơng pháp ghi xuyên hay ghi lại th mục trang Nếu PWT =1 phơng pháp ghi xuyên đợc dùng Cờ quản lý nhớ đệm bên vi xử lý Bộ vi xử lý bỏ qua cờ nh phân trang không đợc sử dụng - Cờ ngắt ảo chế độ bảo vệ PVI ( bit CR4) PVI =1 cho phép dùng phần cứng cho cờ ngắt ảo chế độ bảo vệ - Cờ cấm đánh dấu thời gian TSD( bit CR4) TSD =1 hạn chế lệnh RDTSC chạy mức u tiên TSD =0 cho phép lệnh chạy u tiên - Cờ mở rộng debugDE (bit3 CR4) DE =1gây ngoại lệ mã lệnh vô danh #UD Nếu DE =1 vi xử lý so sánh ghi DR4 DR5 để đảm bảo tơng thích với vi xử lý hệ trớc - Cờ mở rộng kích thớc trang PSE (bit CR4) PSE =1 cho phép phân trang theo không gian địa vật lý 36 bit Nếu PAE =0 vi xử lý phân trang không gian 32 bit - Cờ cho phép kiểm tra máy MCE( bit CR4) MCE =1 cho phép ngoại lệ kiểm tra máy Các cờ VME, PVI, TSD, DE, PSE, PAE, MCE, PGE, PCE ghi điều khiển CR4 đến phụ thuộc vào dạng vi xử lý Sự tồn chúng đợc kiểm tra lệnh CPUID trớc sử dụng III Các chế độ vận hành vi xử lí 80386 CPU 80386 vận hành theo chế độ khác nhau: chế độ thực ( real mode); chế độ bảo vệ( protected mode) chế độ 8086 ảo ( virtual 8086 mode).Chế độ vận hành CPU phải đợc thiết lập trớc phần cứng 1.Chế độ thực : chế độ thực vi xử lí 80386 hoàn toàn tơng thích với chế độ vận hành vi xử lí 8086 Trong chế độ này, không gian địa 80386 bị giới hạn mức 220= 1MB giống nh không gian địa 8086 địa 80386 có 32 đờng dây Thanh ghi cờ cho chế độ 16 bit Khi khởi động , 80386 làm việc chế độ thực Mục đích chế độ khởi đầu cho 80386 chuẩn bị cho chế độ bảo vệ Môi trờng thực lệnh vi xử lý chế độ chép môi trờng vi xử lý 8086 Đối với chơng trình 8086, vi xử lý đợc coi nh vi mạch 8086 tốc độ nhanh Những đặc điểm chế độ là: Bộ vi xử lý dùng không gian địa vật lý 1Mbyte Không gian đợc chia làm nhiều đoạn, đoạn dài 64 kbyte Địa sở đoạn nằm chọn 11 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 đoạn hay ghi đoạn16 bit Giá trị đợc nhân với 16 cộng với địa lệch để tính địa vật lý 20 bit Mọi tham số 8086 dài hay 16 bit Chơng trình dùng ghi đa chức 16 bit AX, BX,CX,DX,SP, BP, SI, DI Có ghi đoạn: CS, DS, SS, ES CS chứa chọn đoạn mã lệnh DS ES chứa chọn đoạn liệu SS chứa chọn đoạn ngăn xếp Con trỏ lệnh 16 bit IP đợc ánh xạ vào 16 bit thấp EIP Thanh ghi cờ 16 bit FLAGS đợc ánh xạ vào 16 bit thấp FLAGS Mọi mã lệnh 8086 dùng đợc Một ngăn xếp có chiều rộng 16 bit dành cho tiểu trình, ngắt ngoại lệ Ngăn xếp nằm đoạn ngăn xếp mà ghi SS trỏ tới Con trỏ ngăn xếp SP chứa địa lệch nằm đoạn ngăn xếp Ngăn xếp nở xuống ( hớng địa lệch thấp hơn) Thanh ghi trỏ sở BS chứa địa lệch đoạn ngăn xếp BS dùng để trỏ đến danh sách tham số Khi lệnh CALL đợc thực hiện, vi xử lý đa trỏ lệnh nh nội dung ghi đoạn mã lệnh CS vào ngăn xếp Khi quay lại từ lệnh RET, giá trị đợc phục hồi từ ngăn xểp trở lại ghi tơng ứng Khi xuất ngắt hay ngoại lệ vi xử lý đa nội dung EIP, CS EFLAGS vào ngăn xếp phục hồi chúng sau quay lại từ chơng trình xử lý ngắt với lệnh IRET Bộ vi xử lý dùng bảng vectơ ngắt để lu trữ địa chơng trình xử lý ngắt địa dài byte, thay mô tả byte bảng mô tả ngắt chế độ bảo vệ Số ngắt xác định vị trí vecto ngắt bảng, vectơ trỏ đến ch ơng trình xử lý ngắt tơng ứng Đơn vị dấu chấm trợt FPU hoạt động đợc dùng cho lệnh FPU chế độ địa thực Các điểm sau đợc bổ sung thêm vào chế độ địa thực vi xử lý 32 bit Nếu chơng trình cần có tơng thích ngợc, đặc điểm không đợc dùng để lập trình: - Thêm hai ghi đoạn FS GS - Nhiều lệnh bổ sung vào cấu trúc vi xử lý sau chạy đợc chế độ địa thực Những lệnh cho phép truy nhập ghi đa chức 32 bit 2.Chế độ bảo vệ: (còn gọi chế độ đa nhiệm) chế độ bảo vệ đợc đa vào vi xử lí 80286.Chế độ cho phép vi xử lí 80386 dùng hết không gian địa 232=4096 MB cho phép vận hành dới hệ điều hành đa nhiệm Trong hệ điều hành đa nhiệm, nhiều tiến trình chạy đòng thời đợc bảo vệ chống lại thâm nhập trái phép vào vùng ô nhớ bị cấm Bộ vi xử lý quản lý nhớ chế độ bảo vệ theo hai phơng pháp chính: phân đoạn phân trang Phân đoạn chia nhớ thành phần riêng biệt dành cho mã lệnh, liệu ngăn xếp Nh vậy, nhiều chơng trình chạy lúc mà không ảnh hởng lẫn Phơng pháp cho phép thiết kế nhiều hệ điều hành khác cho vi xử lý Intel : từ mô hình phẳng( dùng phân đoạn để bảo vệ chơng trình) đến mô hình đa đoạn (dùng phân đoạn để đảm bảo môi trờng an toàn cho nhiều nhiệm vụ) - Mô hình phẳng sở Là mô hình nhớ đơn giản hệ thống Mô hình cho phép hệ điều hành chơng trình truy nhập không gian địa liên tục không phân đoạn Để thiết kế mô hình nhớ phẳng với cấu trúc Intel vi xử lý cần hai mô tả đoạn Hai đoạn ánh xạ trực tiếp lên toàn không gian địa tuyến tính Điều có nghĩa hai đoạn có địa sở có kích thớc Gbyte Bằng cách đặt kích thớc đoạn lên Gbyte vi xử lý tránh đợc xuất ngoại lệ tràn đoạn - Mô hình phẳng bảo vệ Tơng tự mô hình phẳng sở điểm khác biệt kích thớc đoạn đợc đặt kích thớc nhớ vật lý tồn Ngoại lệ lỗi bảo vệ xuất vi xử lý truy nhập vùng nhớ vật lý Có thể làm mô hình phức tạp để tăng khả bảo vệ Mô hình bảo vệ phơng pháp phân trang đơn giản bảo vệ hệ điều hành trớc chơng trình ứng dụng Nếu dùng cấu trúc phân trang cho ch12 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 ơng trình ứng dụng, mô hình bảo vệ chơng trình ứng dụng với Các mô hình tơng tự hay đợc dùng hệ điều hành chức thông dụng - Mô hình đa đoạn Sử dụng chức phơng pháp phân đoạn để bảo vệ cấu trúc liệu, mã lệnh, chơng trình, nhiệm vụ Trong mô hình chơng trình đợc phân cho mô tả đoạn riêng đoạn nhớ riêng Chơng trình dùng riêng đoạn nhớ hay chia sẻ với chơng trình khác Phần cứng kiểm tra việc truy nhập vào đoạn hay môi trờng thực chơng trình Truy nhập nhớ đợc kiểm tra xem có vợt giới hạn đoạn không hay vi phạm quyền truy nhập không - Phân trang phân đoạn Phân trang đựơc dùng cho mô hình phân đoạn Bộ vi xử lý chia không gian địa tuyến tính thành trang Các trang không gian địa tuyến tính đợc ánh xạ đến không gian địa vật lý Phựơng pháp phân trang bảo vệ theo trang Khả đợc dùng hay thay cho khả bảo vệ theo đoạn Phân trang sử dụng nhớ ảo chia thành nhiều trang, phần chơng trình chạy đợc nạp vào nhớ vật lý cần thiết Phân trang đợc dùng để tách biệt nhiệm vụ chạy thời điểm Cho phép địa tuyến tính đợc tạo chơng trình đợc đặt trạng thái nhớ vật lý Một trang nhớ tuyến tính trang đợc định địa giá trị selection offset chế độ thực chế độ ảo trang nhớ tồn nhớ vật lý có dung lợng kbyte Th mục trang chiếm vùng nhớ gồm 1024 bảng chuyển đổi trang PTT Mỗi PTT chuyển đổi địa logic thành địa vật lý Để sử dụng chế độ phải có phần mềm đặc biệt nh Quaterdeck Office Sytem DéQiew Microsoft Windows Bảng trang chứa 1024 địa tuyến tính thành địa vật lý Cơ chế phân trang cho phép nhớ vật lý đợc gán cho địa tuyến tính Khi làm việc chế độ bảo vệ, cấu trúc Intel cho phép không gian địa tuyến tính ánh xạ trực tiếp lên nhớ vật lý lớn ( chẳng hạn Gbyte RAM) hay gián tiếp lên nhớ nhỏ đĩa cứng ( dùng phân trang) Cách thứ hai đợc gọi nhớ ảo Khi nhiều chơng trình chạy đồng thời chơng trình chiếm giữ đoạn riêng Khi dùng phân trang, vi xử lý chia không gian địa tuyến tính thành nhiều trang có kích thớc cố định ( thờng Gbyte) trang ánh xạ vào nhớ hay đĩa cứng Khi chơng trình yêu cầu truy nhập địa lôgic, vi xử lý dịch địa lôgic địa tuyến tính Sau dùng phơng phân trang, vi xử lý biên dịch địa tuyến tính sang địa vật lý tơng ứng Nếu trang chứa địa tuyến tính không tồn nhớ vật lý, vi xử lý gây ngoại lệ lỗi trang #PF Ch ơng trình xử lý ngoại lệ nạp trang cần truy nhập vào từ đĩa cứng nhớ vật lý ( nạp trang khác từ nhớ vật lý lên đĩa cứng để lấy chỗ ) Sau trang cần truy nhập có nhớ vật lý lệnh return từ chơng trình xử lý ngoại lệ khiến vi xử lý thực lại lệnh gây ngoại lệ #PF Thông tin mà vi xử lý dùng để ánh xạ địa tuyến tính vào không gian địa vật lý ( nh để tạo ngoại lệ lỗi trang)đợc lu trữ danh mục trang bảng trang Danh mục trang bảng trang nằm nhớ vật lý Phân trang khác với phân đoạn chỗ dùng trang có kích thớc cố định kích thớc đoạn thờng lớn kích thớc liệu hay mã lệnh bên chúng Nếu dùng phân trang nội dung cấu trúc liệu nằm phần nhớ phần đĩa cứng Để giảm tối thiểu số chu kì bus dành cho biên dịch địa chỉ, giá trị danh mục trang bảng trang đợc lu trữ đệm đợc gọi đệm biên dịch TLB Chu kỳ bus đợc dùng tới địa trang không nằm TLB Trong chế độ bảo vệ, ghi đoạn không đợc xem nh địa bắt đàu đoạn mà ghi chọn ( selector ) gán u tiên khác cho tiến trình Phần cốt lõi hệ điều hành có u tiên cao ngời sử dụng có u tiên thấp Chế độ bảo vệ vi xử lý cho phép chơng trình ứng dụng truy nhập hệ điều hành theo phơng thức chặt chẽ đảm bảo Quá trình kiểm tra quyền truy nhập đợc tiến hành song song với trình biên dịch địa nên không làm giảm tốc độ xử lý 13 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 3.Chế độ ảo: Chế độ cho phép thiết lập kiểu vận hành đa nhiệm chơng trình dùng chế độ thực, chạy song song với tiến trình khác Hoàn toàn tơng thích với chế độ ảo 8086 Chế độ 8086 ảo chạy chế độ bảo vệ Khi hệ điều hành chuyển nhiệm vụ sang chế độ 8086 ảo, vi xử lý mô hoàn toàn vi xử lý 8086 Điểm khác chế độ địa ảo chế độ địa thực 8086 chế độ mô 8086 dùng đến số dịch vụ chế độ bảo vệ( ngắt chế độ bảo vệ, xử lý ngoại lệ phân trang) Tơng tự nh chế độ địa thực chơng trình đợc hợp dịch hay biên dịch 8086 chạy đợc chế độ 8086 ảo Dùng khả đa nhiệm vi xử lý, nhiều chơng trình 8086 ảo chạy song song với Bộ vi xử lý vào chế độ 8086 ảo cờ máy ảo VM ghi FELAGS đợc đặt lên cờ đợc phép đặt lên vi xử lý chuyển sang nhiệm vụ bảo vệ hay quay chế độ 8086 ảo qua lệnh IRET Hệ điều hành đổi trực tiếp đợc giá trị ghi cờ nằm đoạn trạng thái nhiệm vụ TSS sau chơng trình xử lý ngắt ngoại lệ Bộ vi xử lý kiểm tra cờ VM ba trờng hợp: - Khi nạp ghi đoạn để kiểm tra có phải biên dịch địa theo phơng pháp 8086 không - Khi giải mã lệnh để kiểm tra xem lệnh có thích hợp với chế độ 8086 không - Khi giải mã lệnh để kiểm tra xem lệnh có thích hợp với chế độ 8086 không - Khi kiểm tra lệnh đợc u tiên, truy nhập trang ( chế độ địa ảo hoạt động mức u tiên số 3) IV.Hệ thống vào 1.Hệ thống vào ra(I/O system) 80386 dựa nguyên tắc chung dùng chung cho loại 8086/8088 có 64 kb khác không gian vào/ Địa cổng vào xuất bus địa A15-A2 với tín hiệu BE3#-BE0# để chọn byte, môt từ , kép liệu vào 2.Điểm khác : 80386 sử dụng hệ thống vào 32 bit chia thành băng Các vùng vào/ra đợc đánh số từ 0000h-FFFFh Bộ đồng xử lý toán học 80387 sử dụng vùng vào 800000F8 h để kết nối 80387 80386 V.Quản lý nhớ Không gian nhớ: nhớ vật lý 80386DX tối đa GB Không gian địa ảo đến 64TB xếp thành không gian nhớ vật lý dung lợng GB nhờ MMU MMU bên 80386 tơng tự nh MMU bên 80286 nhng đơn vị phân đoạn 80386 có thêm đơn vị phân trang Với độ rộng liệu 32 bit tổ chức truy nhập trực tiếp nhớ theo byte, từ từ kép chu trình nhớ, 8088 phải cần tới chu trình nhớ 80286 cần tới chu trình nhớ Các byte hệ thống máy tính 80386 đợc đánh địa chữ số hệ 16 từ 00000000h-FFFFFFFFh phơng pháp kỹ thuật kết nối nhớ tốc độ thấp với 8038 Kỹ thuật nhớ xen kẽ : nhằm mục đích kéo dài thời gian truy cập nhớ mà không cần phải đa vào trạng thái chờ đợi chu kỳ bus Bộ nhớ xen kẽ chia thành hai phần phần có địa 32 bit 00000000h-00000003h, 00000800000B phần lại có địa 000004h-000007h, 00000C-00000Ftrong vi xử lý truy cập tới vùng nhớ 000000-000007h logic điều khiển xen kẽ tạo tín hiệu định thời địa cho vùng nhớ 000004h-000007h Quá trình liên tục vi xử lý đa địa vùng nhớ liên tiếp Thời gian truy nhập nhớ nhờ kỹ thuật xen kẽ tăng từ 78ns đến 145.5ns với nhịp đồng hồ hệ thống 16Mhz kỹ thuật đờng ống đặc điểm nhằm giảm thời gian cho hệ thống tốc độ chậm Đánh địa ô nhớ - 80386 sử dụng ghi mô tả tơng tự nh 80286 Trong 80286 80386 ghi mô tả có độ dài byte chứa thông tin vị trí đoạn cần truy nhập Thanh ghi chọn 80386 đợc sử dụng nh số để trỏ tới ghi mô tả nằm bảng mô tả 14 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 - Sự khác 80286 80386 80386 có thêm ghi đoạn FS CS có thêm ghi mô tả cho đoạn Ngoài ra, ghi mô tả 80386 sử dụng địa sở 32 bit giá trị giới hạn đoạn cho địa sở 24 bit giá trị Limit 16bit ghi mô tả 80286 Nh vậy, 80386 đánh địa tới 4GB nhớ phân nhớ thành đoạn kích thớc tới MB Thanh ghi mô tả 80386 bao gồm : địa sở đoạn giới hạn đoạn quyền truy cập tới đoạn Giá trị ghi chọn mã 13 bit xác định 8192 ghi mô tả bảng mô tả đoạn - Giá trị ghi chọn có bit TI bit RPL Nếu TI=0 chọn bảng GDT TI=1 chọn bảng LDT Ngoài GDT LDT, có bảng mô tả ngắt hay cổng - 80386 có loại bảng mô tả: GDT, LDT, IDT để quản lý chúng có ghi GDTR, LDTR, IDTR Những ghi đợc nạp giá trị nhờ lệnh tơng ứng:LGDT, LLDT, LIDT - Các ghi mô tả có hai dạng: ghi mô tả đoạn ghi mô tả hệ thống Thanh ghi mô tả đoạn xác định đoạn liệu, đoạn ngăn xếp đoạn mã Còn ghi mô tả hệ thống chứa thông tin bảng, nhiệm vụ cổng hệ thống - Còn ghi mô tả hệ thống chứa thông tin bảng nhiệm vụ cổng hệ thống - Thanh ghi mô tả hệ thống 80386 đợc sử dụng 80386 chế độ bảo vệ Giá trị bit Type Access Rights ghi mô tả hệ thống cho ta 16 tổ hợp có ý nghĩa VI.Kiến trúc tập lệnh 80386 có tập lệnh lớn phức tạp loại VXL kiến trúc CISC( complex Instructions Set Computer) Mod Ss base index Add disp imm Mã lệnh (2 bytes); mod r/m byte ( byte); s-i-b byte(1byte);(1,2,4 byte) Trong đó: mod r/m byte : bit chế độ ( mod) bit r/m ( ghi/bộ nhớ) tạo bit dùng để chế độ địa cho toàn hạng lệnh s-i-b-byte: bit cho ss( chế độ địa số) bit cho index( ghi số) bit cho base ( ghi sở) Add disp ( address displacement): địa dịch chuyển có không Imm (immediate data): liệu tức ( chế độ địa tức thì) có không Một số đặc điểm kiến trúc CISC sử lý lệnh lớn lệnh nhiều lệnh thực tính toán có mức phù hợp cao Đặc điểm phù hợp với nghiên cứu năm 70, nhiều lệnh phức hợp đợc tạo CPU mà ngời lập trình hay biên dịch không sử dụng đến Kinh phí lớn cho việc gắn số lợng lớn lệnh vào CPU cộng với công việc 60% transitor chip đợc giải mã lệnh sử dụng Đó số điểm hạn chế kiến trúc CISC Bộ xử lý CISC lệnh 1.2 chí byte Kích thớc thay đổi đặc điểm làm cho công việc giải mã lệnh khó khăn nhiều Dữ liệu đợc sử lý nhớ Và để khắc phục hạn chế CISC đời với kế thừa điểm tốt CISC thay đổi số đặc điểm để phù hợp với công nghệ ngày 15 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 VII.Công nghệ 80386 VXL sử dụng ghi 32 bit cho phép tăng không gian nhớ lên đến GB với băng nhớ, không gian địa ảo lên tới 64 GB Ngoài ra, 80386 có số ghi đặc biệt mà VXLtrớc không có: ghi gỡ rối ( DR0-DR4) kiểm tra (TR0-TR4) ghi điều khiển (CR0- CR4) 80386 có chế độ 8086 ảo cho phép chuyển đổi dễ dàng chế độ thực 8086 chế độ bảo vệ điểm khác biệt so với 80286 80386 có tốc độ vợt trội mà loại DRAM vào thời điểm tơng thích đợc, 80386 sử dụng phơng pháp nhớ trung gian tốc độ nhanh mà hệ trớc cha có Sau thành công vi xử lý 80386 hàng loạt vi xử lý đại đời khắc phục đợc nhợc điểm nh kế thừa u điểm bổ sung thêm số phần so với vi xử lý 80386 ví dụ nh vi xử lý Intel: 80486, pentium I, pentium II, pentium III, pentium pro vi xử lý hẳn vi xử lý 80386 tốc độ truy nhập nh khả xử lý lu liệu câc ghi Hiện giới nói đến chip điện tử ngời ta nghĩ đến tập đoàn Intel Không dừng lại chip 80386 Intel thể sức mạnh việc cho đời vi xử lý 80486 với tính vợt trội so với 80386 diện đồng xử lý dấu chấm động, điều khiển nhớ K nhớ ( cache) truy nhập nhanh chip đơn Thêm vào 80486 nhanh 80386 từ đến lần nh thích hợp với hệ thống đa xử lý Với tốc độ xử lý 35 MHZ phiên có tốc độ 33 MHZ 50 MHZ , Chip 80486 SX đơc sản xuất vào năm 1991 phiên giá thành thấp 80486 có nhiều nét giống 80486 DX nhng đồng xử lý dấu chấm động Năm 1992, 80486 đợc tăng cờng tốc độ phiên DX2, DZ4 ta có số điển hình sau: 40MHZ DX2 cho PC có tốc độ bus cao 16 MHZ 20 MHZ 50 MHZ DX2 cho PC có tốc độ bus cao 25 MHZ 66 MHZ DX2 cho PC có tốc độ bus cao 33 MHz 100 MHz DX4 cho PC có tốc độ bus cao 100 MHz Tháng 10 năm 1992 Intel công bố chip Pentium hay gọi chip 80586 chíp xuất thị trờng vào tháng năm 1993 Pentium hoàn toàn tơng thích với chip trớc nh 80386 80486 nhng có nhiều đặc trng khác biệt Pentium có khả thực hai chơng trình lúc gọi công nghệ siệu bo hớng công nghệ có khả kết hợp với có tập thị thu nhỏ RIC Pentium tơng thích 100% với phần mềm 80386 80486 nhng có thời gian thực thi nhanh nhiều, Intel phát triển nhiều trình biên dịch đẻ tận dụng khả mạnh mẽ chip Pentium 32 bit địa 64 bit liệu có ghi 32 bit bên Pentium có hai nhớ truy cập nhanh (cache) bên có K kèm theo điều khiển cache Pentium có tốc độ bus cao vợt trội loại khác trớc 75/100/120/133/150 Mhz Pentium có nhiều hệ, hệ có tốc độ 60.66 Mhz, tích hơp khoảng 3.3 triệu transitor chip Pentium hệ thứ hai có phiên 75/100/120/133/150/166/200 Mhz, tích hợp 3.3 transistor chip (các tốc độ bus board mẹ nhân với hệ số, thờng 1.5,2,2.5,3) hệ thứ có loại nh: pentium MMX đợc công bố vào tháng năm 1997 có phiên 166/200/233 với 4.5 triệu transistor chip Công nghệ MMX đợc Intel sử dụng để đáp ứng nhu cầu truyền thông đa phơng tiện Pentium MMX có thêm 57 thị để quản lý liệu video, âm đồ hoạ 16 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 Tháng năm 1997, Intel bắt đầu công bố chip pentium II có loại tốc độ bus 233/266/300 Mhz với tích hợp 7.5 triệu transistor chip Pentium chip có bus cache tích hợp 64 bit, bus liệu bên 64 bit có tốc độ rộng bên 300 bit Một thời gian ngắn sau đó, pentium III đời với phiên có tốc độ bus 300/500/800 Mhz Hiện máy tính đời dùng chip Intel pentium IV, đợc hỗ trợ Hyper Threading Technology( HT Technologi) Đây tiến lớn sản phẩm Intel Bộ vi xử lý Pentium IV đợc thiết kế tăng cờng hiệu công việc hỗ trợ mạng cá nhân ứng dụng Internet, xử lý ảnh , ứng dụng 3D, game dòng sản phẩm CPU Pentium IV Extreme Edition có tốc độ 3.2Ghz Pentium IV có tốc độ 3.20; 2.80; 2.60; 2.40 có bus hệ thống 800MHz 3.20; 2.80; 2.66; 2.53; 2.40 Bus 400MHz có loại 2.60; 2.50; 2.40 Chúng đợc tích hợp cache L3 dugn lợng MB có CPU Pentium IV Extreme Edition tốc độ 3.20 GHz,các loại khác không tích hợp nhớ cache dung lợng 512 KB có Pentium IV tốc độ từ 2.40 đén 3.20 GHz bao gồm 3.20; 2.80; 2.60 GHz với bus hẹ thống 800 MHz Việc ứng dụng công nghệ HT Technology nói đaz giúp cho ngời sử dụng Pentium IV triển khai đợc nhiều ứng dụng mạnh mà đạt đợc hiệu suất làm việc tối đa.Ngời sử dụng sử dụng nhiều chơng trình, xử l ý thông tin lúc mà không sợ bị treo hệ thống.Sự phát triển tập đoàn Intel đI với phát triển công nghiệp máy tính.Từ CPU bit có CPU 64 bit với vô số tính u việt tốc độ, độ bền, độ tiết kiệm điện với xu giá ngày phải chắn Internet vô số dự định phát triển tơng lai để đa đén cho vi xử lý mạnh mẽ nhất, đáp ứng nhu cầu xử lý thông tin ngày cao toàn giới VIII.Kết luận 80386 vi xử lý 32 bit hãng Intel đa vào tháng 10 năm 1985 đợc dùng máy IBM tơng thích chẳng hạn nh PS/2 Model 80 Intel 80386 đại diện cho bớc tiến có tính cách mạng so với tiền thân Chip 80386 vi xử lý hoàn toàn 32 bit có nghĩa ghi 32 bit truyền thông tin lần 32 bit bus liệu dùng 32 bit để định địa giao tiếp gọi giao tiếp cục Sau thực viết tài liệu em thấy kiến thức vi xử lý ngày sâu Đã hiểu cách hoạt động nh phát triển với tầm quan trọng vi xử lý Để có đợc tài liệu em tham khảo tài liệu số thầy tác giả vói số website sau: Giáo trình kiến trúc máy tính- Ths Vơng Quốc Dũng Sách Cấu trúc máy vi tính thiết bị ngoại vi -Nguyễn Nam Trung Website: http://hanamhome.net/showthread.php?t=1832 http://www.pcguide.com/ref/cpu/fam/g3I386DX-c.html http://www.cpu-world.com/CPUs/80386/ 17 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 Mục lục I.Khái quát vi xử lý 80386 lịch sử phát triển II.Cấu trúc khối Đóng vỏ chân chức năng: 2.Hệ thống bus Khối quản lý nhớ .5 Khối điều khiển 5 Khối giải mã lệnh 6 Khối chức đặc biệt .6 Khối số nguyên 8.Thanh ghi III Các chế độ vận hành vi xử lí 80386 11 IV.Hệ thống vào .14 V.Quản lý nhớ .14 VI.Kiến trúc tập lệnh 15 VII.Công nghệ 16 VIII.Kết luận 17 18 Kin trỳc mỏy tớnh [...]... độ nhanh mà các thế hệ trớc cha có Sau sự thành công của vi xử lý 80386 là hàng loạt vi xử lý hiện đại ra đời khắc phục đợc những nhợc điểm cũng nh kế thừa những u điểm và bổ sung thêm một số phần so với vi xử lý 80386 ví dụ nh bộ vi xử lý của Intel: 80486, pentium I, pentium II, pentium III, pentium pro những vi xử lý trên hơn hẳn vi xử lý 80386 ở tốc độ truy nhập cũng nh khả năng xử lý và lu dữ liệu... quản lý bộ nhớ đệm bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý bỏ qua cờ này nếu nh phân trang không đợc sử dụng - Cờ PWT (bit 3 của CR3) kiểm tra phơng pháp ghi xuyên hay ghi lại của th mục trang hiện tại Nếu PWT =1 phơng pháp ghi xuyên đợc dùng Cờ này chỉ quản lý bộ nhớ đệm bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý bỏ qua cờ này nếu nh phân trang không đợc sử dụng - Cờ ngắt ảo chế độ bảo vệ PVI ( bit 1 của CR4) PVI... một địa chỉ lôgic, bộ vi xử lý dịch địa chỉ lôgic này ra địa chỉ tuyến tính Sau đó dùng phơng phân trang, bộ vi xử lý biên dịch địa chỉ tuyến tính sang địa chỉ vật lý tơng ứng Nếu trang chứa địa chỉ tuyến tính trên không tồn tại trong bộ nhớ vật lý, bộ vi xử lý gây ra ngoại lệ lỗi trang #PF Ch ơng trình xử lý ngoại lệ này nạp trang cần truy nhập vào từ đĩa cứng về bộ nhớ vật lý ( và có thể nạp một... trong chế độ này sao chép môi trờng của bộ vi xử lý 8086 Đối với một chơng trình 8086, bộ vi xử lý đợc coi nh một vi mạch 8086 tốc độ nhanh Những đặc điểm chính của chế độ này là: Bộ vi xử lý dùng không gian địa chỉ vật lý 1Mbyte Không gian này đợc chia làm nhiều đoạn, mỗi đoạn dài 64 kbyte Địa chỉ cơ sở của đoạn nằm trong bộ chọn 11 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 đoạn hay thanh ghi đoạn16 bit... nay đã có các CPU 64 bit với vô số các tính năng u vi t về tốc độ, độ bền, độ tiết kiệm điện và với xu thế giá cả ngày càng phải chăng chắc chắn Internet còn vô số dự định phát triển trong tơng lai để đa đén cho chúng ta những bộ vi xử lý mạnh mẽ nhất, đáp ứng nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao của toàn thế giới VIII.Kết luận 80386 là một bộ vi xử lý 32 bit do hãng Intel đa ra vào tháng 10 năm 1985... #UD Nếu DE =1 bộ vi xử lý so sánh các thanh ghi DR4 và DR5 để đảm bảo tơng thích với các bộ vi xử lý thế hệ trớc - Cờ mở rộng kích thớc trang PSE (bit 4 của CR4) PSE =1 cho phép phân trang theo không gian địa chỉ vật lý 36 bit Nếu PAE =0 thì bộ vi xử lý phân trang trong không gian 32 bit - Cờ cho phép kiểm tra máy MCE( bit 6 của CR4) MCE =1 cho phép ngoại lệ kiểm tra máy Các cờ VME, PVI, TSD, DE, PSE,... vị xử lý toán học Nếu EM =1 các lệnh số học gây ra ngoại lệ không có thiết bị #NM Nếu bộ vi xử lý có đơn vị đồng xử lý mà dùng phần mềm mô phỏng - Cờ quan sát bộ đồng xử lý MP( bit 1 của CR0) kiểm tra tơng quan giữa lệnh WAIT và cờ TS Nếu MP =1, TS =1 lệnh WAIT gây nên ngoại lệ #NM Nếu MP=0 lệnh WAIT bỏ qua cờ TS - Cờ cho phép bảo vệ PE ( bit 0 của CR0) cho phép chế độ bảo vệ khi PE=1 Bộ vi xử lý. .. vi xử lý, nhiều chơng trình 8086 ảo có thể chạy song song với nhau Bộ vi xử lý vào chế độ 8086 ảo khi cờ máy ảo VM trong thanh ghi FELAGS đợc đặt lên 1 cờ này chỉ đợc phép đặt lên 1 khi bộ vi xử lý chuyển sang một nhiệm vụ bảo vệ mới hay khi quay về chế độ 8086 ảo qua lệnh IRET Hệ điều hành không thể đổi trực tiếp đợc giá trị thanh ghi cờ nằm trong đoạn trạng thái nhiệm vụ TSS sau khi chơng trình xử. .. Intel 80386 đại diện cho bớc tiến có tính cách mạng so với tiền thân của nó Chip 80386 là một bộ vi xử lý hoàn toàn 32 bit có nghĩa là nó các thanh ghi 32 bit truyền thông tin mỗi lần 32 bit trên bus dữ liệu và có thể dùng 32 bit để định địa chỉ giao tiếp này gọi là giao tiếp cục bộ Sau khi thực hiện vi t tài liệu này em thấy rằng kiến thức của mình về bộ vi xử lý ngày càng sâu hơn Đã hiểu hơn về cách... Bộ xử lý CISC các lệnh có thể là 1.2 thậm chí là 6 byte Kích thớc thay đổi và đặc điểm này làm cho công vi c của bộ giải mã lệnh khó khăn hơn nhiều Dữ liệu có thể đợc sử lý trong bộ nhớ Và để khắc phục những hạn chế của CISC đã ra đời với sự kế thừa những điểm tốt của CISC và thay đổi một số đặc điểm để phù hợp với công nghệ ngày nay 15 Kin trỳc mỏy tớnh Vi x lý 80386 Cõu 23 VII.Công nghệ mới 80386 ... ngời Vì sau tìm hiểu tất thuộc vi xử lý cụ thể vi xử lý 80386 vi xử lý 32 bit mở đầu cho công nghệ phát triển máy tính sau Bố cục chung báo cáo: Báo cáo gồm phần: I Khái quát vi xử lý 80386 lịch... hành vi xử lí 80386 IV .Hệ thống vào V Quản lý nhớ VI Kiến trúc tập lệnh VII Công nghệ VIII Kết luận I.Khái quát vi xử lý 80386 lịch sử phát triển Các Intel 80386 hay gọi i386, 386 32-bit, vi xử lý. .. nhanh mà hệ trớc cha có Sau thành công vi xử lý 80386 hàng loạt vi xử lý đại đời khắc phục đợc nhợc điểm nh kế thừa u điểm bổ sung thêm số phần so với vi xử lý 80386 ví dụ nh vi xử lý Intel:
- Xem thêm -

Xem thêm: NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ 80386 (SL, SX, DX…..), NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ 80386 (SL, SX, DX…..), NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU VỀ THẾ HỆ VI XỬ LÝ 80386 (SL, SX, DX…..), Khối chức năng đặc biệt, III. Các chế độ vận hành của bộ vi xử lí 80386, VI.Kiến trúc tập lệnh

Từ khóa liên quan