Superskalarność - Wprowadzają nie tylko przesunięcie w czasie etapów przetwarzania poleceń ale też możliwość równoległego wykonania tych samych etapów. Wymaga to zbudowania jednostek wykonawczych w CPU.
Wydajność procesora superskalarnego rośnie ale nie proporcjonalnie do liczby zdublowanych torów wykonawczych. Nie można zrównoleglić wykonania poleceń, które zależą od siebie. Można to usprawnić analizując zależności pomiędzy poleceniami i zmienić kolejność ich wykonania. VLIW - bardzo długie słowo poleceń
Ustalenie równoległości wykonania dobywa się na etapie kompilacji programu. Kompilator optymalizuje kod maszynowy w taki sposób aby jak najlepiej wykorzystać możliwości procesora.
3 polecenia operacji na łańcuchach -
Po wykonaniu modyfikują odpowiednio wartości rejestrów SI, DI
Składają się z przedrostka REP, REPE, REPZ, REPNE, REPNZ (zmniejszają CX o 1 po wykonaniu rozkazu; REP używany z MOVS i STOS, oznacza powtarzanie rozkazu gdy CX różne od zera;
REPE - powtarzanie gdy zgodność; REPZ - powtarzanie gry zero; REPNE - powtarzanie gdy brak zgodności; REPNZ - powtarzanie gdy zero)
i rozkazu łańcuchowego MOVS - przepisanie spod DS:[SI] do ES:[DI], CMPS - porównanie DS:[SI] do ES[DI], LODS - AX (AL) = DS:[SI], STOS - ES:[DI] = AX (AL.)
Omów mechanizm przerwań - To asynchroniczny sygnał wysyłany przez urządzenie I/O oznaczające potrzebę obsłużenia zdarzenia, jakie zaszło w tym urządzeniu. Przerwanie programowe jest generowane przez wykonanie rozkazu wywołania przerwania w trakcie wykonywania programu oznaczające przeniesienie sterowania. Użycie przerwań zwiększa efektywność współpracy CPU z I/O.
Zgłaszanie przerwania następuje poprzez zmianę stanu logicznego na linii przerwań. Może to być:- zmiana stanu logicznego z niskiego na wysoki i odwrotnie - utrzymanie poziomu logicznego (przerwanie wywołane poziomem) - wysłanie polecenia po magistrali. Przerwania maskowalne i niemaskowalne używa się przy współpracy z urządzeniami we/wy lub urządzeniami kontrolującymi pracę systemu mikroprocesorowego. Przerwania mogą też służyć do zgłaszania zdarzeń przy komunikacji pomiędzy CPU w systemach wieloprocesorowych. W przypadku gdy więcej niż jedno przerwanie czeka na wykonanie, wykonywane jest najpierw to o wyższym priorytecie.
Jak zrealizowano przerwania w 8086?
8086 posiada dwa wyprowadzenia służące do zgłaszania przerwań:
- NMI - niemaskowalne, na które procesor reaguje zawsze o ile jest prawidłowo zgłoszone (przetrzymanie w stanie aktywnym przez minimum 2 clk)
- INTR - maskowalne, którego realizacja zależy od flagi I w słowie stanu procesora. Zgłaszane poziomem .Procedura obsługi przerwania to podprogram umieszczony w pamięci operacyjnej mikroprocesora. Na końcu podprogramu znajduje się polecenie powrotu z obsługi przerwania IRET. Tablica wektorów przerwań to obszar pamięci operacyjnej o adresach 00000h-0003FFh. Zawiera 256 4-bajtowych elementów, z których każdy jest adresem procedury obsługi przerwania. W chwili przyjęcia przerwania zgłaszane jest przyjęcie przerwania przez linię INTA. W czasie trwania niskiego poziomu na INTA urządzenie I/O musi wysterować 8 młodszych bitów magistrali danych po
czym INTA wraca w stan wysoki. Słowo stanu mikroprocesora i CS:IP są dokładane na stos. Sterowanie zostaje przeniesione do procedury obsługi przerwania. Jej adres pobierany jest z tablicy wektorów przerwań - numer wektora odpowiada liczbie odczytanej z młodszych 8 bitów z szyny danych. Umożliwia to wykonanie różnych procedur obsługi przerwań w przypadku zgłaszania ich przez różne urządzenia. W trakcie obsługi przerwania przyjmowanie kolejnych zgłoszeń przerwań maskowalnych jest zawieszone.
reprezentacja liczb zmiennoprzecinkowych ułamkowych - - liczba zmiennoprzecinkowa - część liczby to mantysa, część to wykładnik: n = (-1)^znak * 2^(wykładnik - wykładnik bazowy) * 1.mantysa
Jak działa DMA?
Za sterowanie wymianą danych pomiędzy urządzeniami I/O a pamięcią operacyjną odpowiedzialny jest
specjalny sterownik DMA. Posiada on jeden lub więcej rejestrów pamiętających adres i przestrzeń
adresową źródła danych i przeznaczenia danych, ilość przesyłanych danych i postęp ich przesyłania.
Sterownik DMA dokonuje przesyłania danych z wykorzystanie, magistrali lokalnej współdzieląc ją z
CPU. Poprzez transfer DMA uzyskuje się możliwość realizacji programu przez CPU w trakcie przesyłania
danych. Układ DMA musi współdzielić czasowo magistralę lokalną z CPU Wykorzystywany jest sygnał
HOLD procesora.
Rodzaje rejestrów w 8086
Blok rejestrów składa się z 4 par rejestrów 8 - bitowych, oraz 4 rejestrów 16-bitowych.
Rejestry danych:
AX lub AH, AL - rejestr akumulatora
BX lub BH, BL - rejestr bazowy
CX lub CH, CL - rejestr zliczający
DX lub DH, DL - rejestr danych
Rejestry wskaźnikowe:
SP - wskaźnik stosu
BP - wskaźnik bazy
DI - rejestr adresu przeznaczenia
SI - rejestr adresu źródłowego
Rejestry segmentowe:
CS - segment kodu
DS - segment danych
SS - segment stosu
ES - segment danych
Rejestry specjalne:
IP - wskaźnik rozkazów
FR - rejestry znaczników
Wymien 3 przykłady operacji logicznych na akumulatorze
AND, OR, XOR
Co nazywamy trybem adresowania
Tryby adresowania - sposoby w jaki mogą zostać dostarczone argumenty poleceń do ALU.
10. Mechanizm obliczania adresu efektywnego w 8086
Adres efektywny obliczany jest na podstawie wartości rejestru segmentowego i przesunięcia: Adres = segment*16 + przesunięcie
6.Wyjaśnij pojęcia - kod maszynowy, assembler, mnemonik, operand
Kod maszynowy - zbiór elementarnych rozkazów realizowalnych przez procesor
Assembler - program, który tłumaczy z języka asemblera na kod maszynowy(asemblacja),
odpowiednikiem w językach wysokiego poziomu jest kompilacja
Mnemonik - skrótowy zapis czynności oraz argumentów w postaci czytelnej dla człowieka,
wykorzystywany w rozkazach wykonywalnych przez procesor.
Operand - argument instrukcji, operandem może być np. liczba, rejestr
Co to jest magistrala? Klasyfikacja magistral, podaj przykłady.
Magistrala jest to podsystem zapewniający przesyłanie danych oraz często zasilanie pomiędzy elementami
składowymi systemu mikroprocesorowego bądź pomiędzy systemami.
Umożliwia komunikowanie się pomiędzy więcej niż dwoma elementami używając tego samego zestawu
połączeń.
Magistrale możemy podzielić ze względu na sposób realizacji połączenia na:
- równoległe, szeregowe;
- synchroniczne, asynchroniczne;
- niezbalansowane, różnicowe;
- full-duplex (transmisja w dwie strony jednocześnie), half-duplex (transmisja w jedna stronę w
danym czasie)
Przykłady:
- np. magistrale pamięci, magistrale danych, itp.
- równoległa - porcje danych przesyłane są jednocześnie zestawem równoległych połączeń, z których
każde odpowiada za przesłanie określonego bitu
- szeregowa - bity danych przesyłane kolejno np. RS232-asynchroniczna
- równoległa z multipleksowaniem - bity przesyłane kolejno przez zestaw połączeń równoległych, z
których każdy odpowiada na przesłanie określonego bitu
26. Co to jest magistrala lokalna? Podaj i omów przykład.
Magistrala służąca do łączenia elementów bezpośrednio współpracujących z mikroprocesorem.
Magistrala lokalna składa się z:
- sygnału zegarowego
- linii adresowych
- linii danych
- linii R/W określającej czy CPU żąda zapisu czy odczytu
- linii M/IO określającej czy CPI żąda komunikacji z pamięcią czy urządzeniem we/wy
- linii pomocniczych
Przykład:
Magistrala lokalna wykorzystywana przy współpracy mikrokontrolera Atmega8515 z pamięcią SRAM.
Jest to magistrala multipleksowana, młodsze 8 bitów jest współdzielone pomiędzy dane i adres.
Wykorzystywany jest zatrzask sterowany sygnałem ALE.