Nguyên tắc làm việc của Intel 80x86

Nguyên tă c la m viêc cuá ̀ ̣ ̉ Intel 80x86 Phạm Thế Duy (ptduy@yahoo.com) Sơ đồ khối EXECUTION UNIT (EU) ADDRESS UNIT (AU) INSTRUCTION UNIT (IU) INSTRUCTION DECODER 3 DECODER INSTRUCTION QUEUE ADDRESS LATCH AND DRIVER PREFETCH PROCESSOR EXTENTION INTERFACE BUS CONTROL DATA TRANSCEIVERS 6 BYTE PREFETCH QUEUE BUS UNIT (BU) PHYSICAL ADDRESS ADDER SEGMENT BASE SEGMENT SIZE SEGMENT LIMIT CHECK OFFSET ADDER REGISTER LIMIT CHECK CONTROL ALU Khối tạo địa chỉ (AU)  AU đảm bảo việc quản lý, bảo vệ bộ nhớ, tuỳ theo chế độ địa chỉ các chương trình sẽ sử dụng các loại địa chỉ logic khác nhau, AU có nhiệm vụ chuyển các địa chỉ logic quản lý trong chương trình phần mềm thành địa chỉ vật lý, cung cấp tới BU để giao tiếp với bên ngoài.  Địa chỉ vật lý là địa chỉ cung cấp trực tiếp cho bộ nhớ và vào ra, còn địa chỉ logic là các giá trị được chương trình quản lý sử dụng để tạo ra địa chỉ vật lý, đó chính là các địa chỉ đoạn (segment) và địa chỉ độ dời (offset). Khối giao tiếp BUS (BU)  BU cung cấp các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển để truy cập các bộ nhớ và vào ra. Khối này cũng cho phép giao tiếp với bộ đồng xử lý hoặc các bộ vi xử lý khác.  Chức năng quan trọng nhất của BU là tự động kích hoạt quá trình lấy lệnh từ bộ nhớ bằng bộ tiền truy cập lệnh (Prefetch). BU còn có chức năng cho phép quá trình lấy lệnh từ bộ nhớ thực hiện song song với các quá trình khác nhớ hàng đợi lệnh 6 byte (Prefetch queue).  Các địa chỉ mà AU tạo ra cung cấp tới các bộ cài (Address Latch) và sẽ được định thời cung cấp ra bên ngoài tại các thời điểm thích hợp. Dữ liệu truyền với CPU sẽ được chuyển qua các cổng đệm hai chiều (Data Transceivers). Khối giải mã lệnh (IU)  Lệnh được BU lấy vào hàng đợi, trong khi IU lấy lệnh đã lấy trước đó giải mã và chuyển tới hàng đợi lệnh đã giải mã (Decoded Instruction queue) để EU thực hiện.  Với chức năng giải mã lệnh, các lệnh ngoài bộ nhớ có thể mã hoá ngắn nhất có thể, IU sẽ tạo ra các tín hiệu điều khiển cần thiết từ các mã lệnh này.  Bằng cách sử dụng bộ giải mã lệnh, dung lượng nhớ của hệ thống sẽ yêu cầu ít hơn, thời gian lấy lệnh sẽ được giảm ngắn. Khối thực hiện lệnh (EU)  EU thực hiện các lệnh xử lý dữ liệu mà IU đã giải mã, nó giao tiếp dữ liệu với bên ngoài thông qua BU.  Các khối chức năng của EU bao gồm: - Bộ điều khiển (Control) thực hiện việc điều khiển việc thực hiện các lệnh trong EU. - ALU là khối thực hiện các phép toán số học logic, cấu trúc của ALU thông thường có hai ngõ vào nhận hai toán hạng và một ngõ ra cung cấp kết quả.  Các thanh ghi sử dụng làm nơi lưu trữ dữ liệu, sử dụng trong các phép tính, và các giá trị địa chỉ cho phép EU lấy các toán hạng từ bên ngoài. Các thanh ghi của 80286  Các thanh ghi đa năng: AX, BX, CX, DX, DI, SI, BP, SP.  Các thanh ghi đoạn: CS, DS, ES, SS.  Thanh ghi cờ (Flags).  Các thanh ghi đặc biệt: IP, MSW. Các thanh ghi đa năng (16bit)  Có thể sử dụng chứa dữ liệu 16 bit.  Có thể chia thanh hai phần 8 bit truy cập riêng rẽ. Ca c thanh ghi đa nănǵ  AX (Accumulator) thanh chứa cho lệnh nhân và chia. MUL BL ; AX = AL * BL  BX (Base): Sử dụng làm thanh ghi địa chỉ cơ sở. MOV AL,[BX] ;chép nội dung ô nhớ BX giữ địa chỉ. MOV AH,[BX+03] ;chép nội dung ô nhớ có địa chỉ [BX+3] vào AH. MOV CH,[BX+DI+9]  CX (Counter): Sử dụng làm bộ đếm số vòng lặp. LOOP N ;trừ CX đi 1, chuyển tới nhãn N khi CX ≠0.  DX (Data): Làm thanh ghi chứa dữ liệu trong các lệnh nhân chia 16 bit. Làm thanh ghi giữ địa chỉ cổng vào ra. MUL BX ; DX AX = AX*BX OUT DX,BL ; chuyển BL ra cổng có địa chỉ DX Ca c thanh ghi đa năng (tiê p)́ ́  DI (Destination Index): thanh ghi chỉ số đích – giữ địa chỉ đích dữ liệu trong các lệnh về chuỗi. Làm thanh ghi địa chỉ. MOV AH,[DI] ;chuyển nội dung ô nhớ có địa chỉ chứa trong DI vào AH. MOV BH,[DI+7] ;Chuyển nội dung ô nhớ [DI+7] vào thanh ghi BH MOVSB ; Chuyển nội dung [SI] vào địa chỉ [DI]  SI (Source Index): thanh ghi chỉ số nguồn – giữ địa chỉ nguồn dữ liệu trong các lệnh về chuỗi. Làm thanh ghi địa chỉ. MOV AH,[SI] MOV BH,[SI+7] MOVSW  BP (base pointer): thanh ghi con trỏ cơ sở – Làm thanh ghi địa chỉ. MOV AL,[BP] MOV AH,[BP+03] MOV CH,[BP+DI+9] [...]... nhiệm vụ TS=1 1 xảy ra việc chuyển nhiệm vụ EM (Emulate Processor Extention): Cho phép mô phỏng bộ đồng xử lý toán học MP (Monitor Coprocesor Extention): Cho biết hệ thống có bộ đồng xử lý toán học đang làm việc PE (Protect Mode Enable): Cho phép chế độ bảo vệ, khi bit này được lập 80286 chuyển qua hoạc động ở chế độ bảo vệ Khi đã thiết lập, chỉ khi RESET bit này mới được xoá Nguyên tắc làm viêc . Nguyên tă c la m viêc cuá ̀ ̣ ̉ Intel 80x86 Phạm Thế Duy (ptduy@yahoo.com) Sơ đồ khối EXECUTION. ngoài thông qua BU.  Các khối chức năng của EU bao gồm: - Bộ điều khiển (Control) thực hiện việc điều khiển việc thực hiện các lệnh trong EU. - ALU là