ÿþD e k o d e r I n s t r u k c j i i L i c z n i k R o z k a z ó w
R e j e s t r y K o n t r o l e r Z e w n t r z n e
W s k a zn i k
R o b o c z e P r z e r w a D P r z e r w a n i a
S t o s u
P o d s t a w y t e c h n i k i
W e w n t r z n a m a g i s t r a l a a d r e s o w a i d a n y c h
m i k r o p r o c e s o r o w e j
Z e w n t r z n a
E T E W 0 0 6 R e j e s t r d e k o d u j c y i n s t r u k c j e ( I n s t r u c t i o n D e c o d e r ) b l o k
B u f o r
M a g i s t r a l a
D a n y c h
f u n k c j o n a l n y o d p o w i a d a j c y z a d e k o d o w a n i e i s y n c h r o n i z a c j D a n y c h
J e d n o s t k a
w y k o n y w a n y c h i n s t r u k c j i ( p r o g r a m u )
A r y t m e t y c z n o
L o g i c z n a
W e w n t r z n a
W e w n t r z n a
S t r u k t u r a m i k r o p r o c e s o r a i
P a m i
D e k o d e r D a n y c h
D e k o d e r D a n y c h
m i k r o k o n t r o l e r a . A r c h i t e k t u r y
I n s t r u k c j i
I n s t r u k c j i
R e j e s t r
S t a t u s o w y
W e w n t r z n a
W e w n t r z n a
v o n N e u m a n n a i h a r w a r d z k a
P a m i
L i c z n i k
L i c z n i k r o z k a z ó w ( P r o g r a m L i c z n i k
P r o g r a m u
P r o g r a m u
U k Ba d y R o z k a z ó w
C o u n t e r / I n s t r u c t i o n P o i n t e r , R o z k a z ó w
C L K
T a k t u j c e
A n d r z e j S t p i e D R e g i s t e r ) l i c z n i k a d r e s u j c y
? ? ?
Z e w n t r z n a
B u f o r
B u f o r
p a m i k o d u p r o g r a m u
M a g i s t r a l a
K a t e d r a M e t r o l o g i i E l e k t r o n i c z n e j i F o t o n i c z n e j
A d r e s o w y
A d r e s o w a
( w y k o n y w a n e g o p r o g r a m u ) , d a n e
Z a s i l a n i e
M a g i s t r a l e M a g i s t r a l a a d r e s o w a i d a n y c h
M a g i s t r a l a ( B u s ) - t o z e s p ó B l i n i i , p r z e w o d ó w s Bu |c y c h
R e j e s t r y R e j e s t r y
d o p r z e s y Ba n i a i n f o r m a c j i o t y m s a m y m c h a r a k t e r z e o r a z
R o b o c z e R o b o c z e
u k Ba d y s t e r u j c e p r z e p By w e m i n f o r m a c j i :
W e w n t r z n a m a g i s t r a l a d a n y c h W e w n t r z n a m a g i s t r a l a d a n y c h
Z e w n t r z n a Z e w n t r z n a
M a g i s t r a l a a d r e s o w a ( A d d r e s s B u s ) -
B u f o r B u f o r
M a g i s t r a l a M a g i s t r a l a
" w e w n t r z n a ( I n t e r n a l B u s ) - d o w y m i a n y i n f o r m a c j i w
D a n y c h p r z e s y Ba n i e a d r e s ó w p a m i c i l u b u k Ba d ó w D a n y c h
D a n y c h D a n y c h
J e d n o s t k a J e d n o s t k a
w e w n t r z n e j s t r u k t u r z e m i k r o p r o c e s o r a ,
w e j [c i o w o - w y j [c i o w y c h :
A r y t m e t y c z n o A r y t m e t y c z n o
m i k r o k o n t r o l e r a
L o g i c z n a j e d n o k i e r u n k o w a , 2 - s t a n o w a
L o g i c z n a
" z e w n t r z n a ( E x t e r n a l B u s ) - d o k o m u n i k a c j i
j e d n o k i e r u n k o w a , 3 - s t a n o w a D e k o d e r
z e s t a n e m
D e k o d e r
m i k r o p r o c e s o r a , m i k r o k o n t r o l e r a z u k Ba d a m i
w y s o k i e j i m p e d a n c j i ( 3 - s t a t e i m p e d a n c e )
I n s t r u k c j i I n s t r u k c j i
I n s t r u k c j i I n s t r u k c j i
R e j e s t r R e j e s t r
z e w n t r z n y m i , n p . p a m i c i a m i , u k Ba d a m i w e j [c i o w o -
S t a t u s o w y w t r y b i e H O L D l u b D M A
S t a t u s o w y
w y j [c i o w y m i ; m a g i s t r a l a z e w n t r z n a j e s t o d d z i e l o n a
L i c z n i k
L i c z n i k L i c z n i k
M a g i s t r a l a d a n y c h ( D a t a B u s ) - L i c z n i k
p r z e s y Ba n i e
o d m a g i s t r a l i w e w n t r z n e j z a p o [r e d n i c t w e m b u f o r ó w ;
R o z k a z ó w R o z k a z ó w
R o z k a z ó w R o z k a z ó w
d a n y c h d o / z p a m i c i l u b u k Ba d ó w w e j [c i o w o -
w y j [c i o w y c h ( d w u k i e r u n k o w a , 3 - s t a n o w a z e
B u f o r Z e w n t r z n a B u f o r Z e w n t r z n a
A d r e s o w y M a g i s t r a l a s t a n e m w y s o k i e j i m p e d a n c j i ) A d r e s o w y M a g i s t r a l a
Z a s i l a n i e
A d r e s o w a A d r e s o w a
Z a s i l a n i e , T a k t o w a n i e , S t e r o w a n i e . . R e j e s t r y R o b o c z e
R e j e s t r R o b o c z y ( W o r k i n g R e g i s t e r ) w e w n t r z n y
R e j e s t r y K o n t r o l e r Z e w n t r z n e
R e j e s t r y
W s k a zn i k
M a g i s t r a l a s t e r u j c a ( C o n t r o l B u s ) - s t e r o w a n i e p a m i c i i P r z e r w a n i a
u k Ba d p a m i c i o w y m i k r o p r o c e s o r a , b l o k
R o b o c z e P r z e r w a D R o b o c z e
S t o s u
u k Ba d ó w w e j [c i o w o - w y j [c i o w y c h , n p . z a p i s / o d c z y t d o / z
f u n k c j o n a l n y z b u d o w a n y z p r z e r z u t n i k ó w
p a m i c i / u k Ba d ó w w e j [c i o w o - w y j [c i o w y c h , c h w i l o w e
( n a j c z [c i e j t y p u D ) s Bu |c y d o c h w i l o w e g o
W e w n t r z n a m a g i s t r a l a a d r e s o w a i d a n y c h W e w n t r z n a m a g i s t r a l a d a n y c h
w s t r z y m a n i e p r a c y m i k r o p r o c e s o r a l u b m i k r o k o n t r o l e r a ,
z a p a m i t y w a n i a d a n y c h i w y n i k ó w
z g Bo s z e n i e p r z e r w a n i a i t p . :
Z e w n t r z n a
Z e w n t r z n a p r z e t w a r z a n i a l u b w y k o n y w a n i a o p e r a c j i n a
B u f o r
M a g i s t r a l a
s w o j e j z a w a r t o [c i ; l i c z b a B u f o r M a g i s t r a l a
p r z e r z u t n i k ó w
j e d n o k i e r u n k o w a , 2 - s t a n o w a
D a n y c h D a n y c h
D a n y c h
J e d n o s t k a D a n y c h J e d n o s t k a
w y z n a c z a l i c z b b i t ó w r e j e s t r u
j e d n o k i e r u n k o w a , 3 - s t a n o w a w t r y b i e H O L D / D M A
A r y t m e t y c z n o A r y t m e t y c z n o
R e g i s t e r F i l e z e s t a w r e j e s t r ó w
L o g i c z n a W e w n t r z n a L o g i c z n a
W e w n t r z n a
M a g i s t r a l a z a s i l a j c a ( P o w e r B u s ) - r o z d z i e l e n i e z a s i l a n i a
P a m i
( a n a r r a y o f p r o c e s s o r r e g i s t e r s )
D a n y c h
D a n y c h
z e w z g l d u n a r e d u k c j z a k Bó c e D i z m n i e j s z e n i e o b c i |e n i a D e k o d e r
D e k o d e r
D e k o d e r D e k o d e r
I n s t r u k c j i I n s t r u k c j i
I n s t r u k c j i R e g i s t e r B a n k r e j e s t r y g r u p o w a n e w z e s t a w y
I n s t r u k c j i
p r d o w e g o [c i e |e k z a s i l a j c y c h n a p By t c e d r u k o w a n e j ; r ó |n e R e j e s t r
R e j e s t r
S t a t u s o w y S t a t u s o w y
W e w n t r z n a
W e w n t r z n a ( b a n k i ) , n p . w C 5 1 4 b a n k i r e j e s t r ó w ,
n a p i c i a r d z e n i a p r o c e s o r a i u k Ba d ó w w e / w y
P a m i
w A R M 7 b a n k i r e j e s t r ó w z a l e |n e o d t r y b u p r a c y
L i c z n i k L i c z n i k
L i c z n i k L i c z n i k
P r o g r a m u
U k Ba d y R o z k a z ó w R o z k a z ó w
R o z k a z ó w R o z k a z ó w
C L K R D , W R
T a k t u j c e
Z e w n t r z n a
? ? ?
B u f o r B u f o r
B u f o r B u f o r Z e w n t r z n a
M a g i s t r a l a
A d r e s o w y A d r e s o w y M a g i s t r a l a
Z a s i l a n i e
A d r e s o w a
A d r e s o w a
1
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / R e g i s t e r _ f i l e
2 1 h . . 7 F h
C 5 0 0 A r c h i t e c t u r e a n d I n s t r u c t i o n S e t . U s e r s M a n u a l . I n f i n e o n , J u l y 2 0 0 0
B I T 0 . . 7 2 0 h
U M 1 0 1 2 0 . L P C 2 1 3 1 / 2 / 4 / 6 / 8 U s e r m a n u a l . N X P , R e v . 4 2 3 A p r i l 2 0 1 2
1 F h
R 7
M C S 5 1 n u m e r
R 6 1 E h
b a n k u
B a n k r e j e s t r ó w ( R e g i s t e r B a n k )
B a n k i r e j e s t r ó w
1 A h . . 1 D h
R 1
1 9 h
C 5 0 0 A r c h i t e c t u r e a n d I n s t r u c t i o n S e t . R B 3
R 0 1 8 h
U s e r s M a n u a l . I n f i n e o n , J u l y 2 0 0 0
z a w i e r a o k r e [l o n l i c z b ( b a n k , s t r o n , g r u p , t a b l i c ) r e j e s t r ó w
1 7 h
R 7
( n p . 8 r e j e s t r ó w w M C S 5 1 , 5 r e j e s t r ó w w A R M 7 / 9 l u b C o r t e x - A x )
R 6 1 6 h
D A T A
1 2 h . . 1 5 h
R B 3
I D A T A
a k t y w n y ( w d a n e j c h w i l i ) m o |e b y t y l k o j e d e n b a n k ( s t r o n a , g r u p a , t a b l i c a )
R 1
1 1 h
R B 2
7 F h
R B 2
1 2 8 B Y T E S
R 0 1 0 h
R B 1
b r a k d o d a t k o w y c h i n s t r u k c j i ( w z e s t a w i e i n s t r u k c j i p r o c e s o r a I S A :
O N - C H I P 0 F h
R 7
I n s t r u c t i o n S e t A r c h i t e c t u r e ) p r z y d o s t p i e d o w y b r a n e g o b a n k u r e j e s t r ó w
D A T A M E M O R Y ,
R B 0 R 6 0 E h
S T A C K ,
0 A h . . 0 D h
w z e s t a w i e i n s t r u k c j i p r o c e s o r a ( I S A : I n s t r u c t i o n S e t A r c h i t e c t u r e ) m o g
4 R E G . B A N K S R [ 7 : 0 ]
R 1
0 9 h
0 0 h R B 1
w y s t p i d o d a t k o w e i n s t r u k c j e d o z m i a n y a k t y w n e g o b a n k u r e j e s t r ó w
R 0 0 8 h
0 7 h
R 7
d a n e m o g b y z a p i s y w a n e l u b o d c z y t y w a n e t y l k o z a k t y w n e g o b a n k u
R 6 0 6 h
r e j e s t r ó w ; m o g i s t n i e i n s t r u k c j e l u b s p o s o b y ( w y n i k a j c e z a r c h i t e k t u r y
0 2 h . . 0 5 h
p r o c e s o r a ) d o p r z e n o s z e n i a d a n y c h z j e d n e g o b a n k u d o d r u g i e g o
b a n k R B 0 w y b r a n y p o
R 1
0 1 h
z e r o w a n i u p r o c e s o r a ( R E S E T ) R B 0
R 0 0 0 h
A T m e g a 8 / 8 L . 8 - b i t w i t h 8 K B y t e s A T m e g a 8 / 8 L . 8 - b i t w i t h 8 K B y t e s
I n - S y s t e m P r o g r a m m a b l e F l a s h . A t m e l , R e v . 2 4 8 6 A A A V R 0 2 / 2 0 1 3 I n - S y s t e m P r o g r a m m a b l e F l a s h . A t m e l , R e v . 2 4 8 6 A A A V R 0 2 / 2 0 1 3 , f i g 8
P r z e s t r z e D p a m i c i d a n y c h B a n k r e j e s t r ó w
A T m e g a 8
( D a t a A d d r e s s S p a c e ) ( R e g i s t e r f i l e )
A T m e g a
P a m i
$ 0 0 0 0 R 0
R e j e s t r y o g ó l n e g o p r z e z n a c z e n i a
$ 0 0 0 1 R 1
d a n y c h
. . . . . . . . . .
R 0 r e j e s t r y R 2 6 . . R 3 1
A d r = 0 x 0 0
$ 0 0 1 E R 3 0
R 1 p e Bn i d o d a t k o w e
0 x 0 1
$ 0 0 1 F R 3 1
k a |d y r e j e s t r m a p r z y p i s a n y
R 2 f u n k c j e
0 x 0 2
a d r e s p a m i c i d a n y c h ; R e j e s t r y w e / w y
. . . . .
( I / O R e g i s t e r s )
s s t o s o w a n e j a k o
r e j e s t r y s m a p o w a n i e
R 1 3
0 x 0 D
$ 0 0 2 0 $ 0 0
1 6 - b i t o w e r e j e s t r y
b e z p o [r e d n i o d o p i e r w s z y c h
0 x 0 E R 1 4
$ 0 0 2 1 $ 0 1
w s k a zn i k o w e w t r y b i e
3 2 b a j t ó w w p r z e s t r z e n i
0 x 0 F R 1 5
. . . . . . . . . .
F i g u r e 8 . M a p a
p o [r e d n i e g o
d a n y c h u |y t k o w n i k a ( D a t a
R 1 6
0 x 1 0 p a m i c i $ 0 0 5 E $ 3 E
a d r e s o w a n i a p r z e s t r z e n i
S p a c e )
R 1 7 d a n y c h
0 x 1 1
$ 0 0 5 F $ 3 F
d a n y c h
. . . . . ( D a t a
n i e j e s t t o f i z y c z n a p a m i
M e m o r y W e w n t r z n a p a m i S R A M
R 2 6
0 x 1 A
( I n t e r n a l S R A M )
R e j e s t r X R 2 7 R 2 6 M a p )
S R A M p r o c e s o r a ; t a k a
R 2 7
0 x 1 B
$ 0 0 6 0
o r g a n i z a c j a z a p e w n i a d u |
R 2 8
0 x 1 C
$ 0 0 6 1
R e j e s t r Y R 2 9 R 2 8
e l a s t y c z n o [ w d o s t p i e d o
1 K b y t e I n t e r n a l
R 2 9
0 x 1 D
. . . . .
r e j e s t r ó w
S R A M
R 3 0
0 x 1 E
$ 0 4 5 E
R e j e s t r Z R 3 1 R 3 0
0 x 1 F R 3 1
$ 0 4 5 F
S . F u r b e r : A R M S y s t e m - o n - c h i p a r c h i t e c t u r e .
C o r t e x "!- A 8 . T e c h n i c a l R e f e r e n c e M a n u a l .
A d d i s o n - W e s l e y P r o f e s s i o n a l , 2 n d E d i t i o n , 2 0 0 0
R e v i s i o n : r 3 p 2 . A R M , D D I 0 3 4 4 K , f i g . 2 - 1 0
A R M 7 R e j e s t r y i w y j t k i ( E x c e p t i o n s ) R e j e s t r y C o r t e x - A 8
t r y b u p r z y w i l e j o w a n y ( P r i v i l e g e d M o d e s ) t r y b u p r z y w i l e j o w a n y ( P r i v i l e g e d M o d e s )
t r y b y w y j t k ó w ( E x c e p t i o n M o d e s )
t r y b y w y j t k ó w ( E x c e p t i o n M o d e s )
U s e r S y s t e m
F a s t S u p e r - U n d e - F a s t S e c u r e
S u p e r v i s o r A b o r t U n d e f i n e d I n t e r r u p t U s e r S y s t e m A b o r t I n t e r r u p t
v i s o r f i n e d I n t e r r u p t
m o n i t o r
I n t e r r u p t
R 0 R 0
R 1 R 1
e f e k t d w ó c h s t a n ó w p r a c y :
R 2 R 2
b e z p i e c z e Ds t w a
R 3 R 3
t r y b ( S e c u r e s t a t e )
R 4 R 4
T h u m b
t r y b
R 5 R 5
b r a k u b e z p i e c z e Ds t w a
A R M
R 6 R 6
( N o n s e c u r e s t a t e )
R 7 R 7
R 8 R 8 _ f i q R 8 R 8 _ f i q
R 9 R 9 _ f i q R 9 R 9 _ f i q
R 1 0 R 1 0 _ f i q R 1 0 S a v e d P r o g r a m R 1 0 _ f i q
R 1 1 R 1 1 _ f i q R 1 1 S t a t u s R e g i s t e r R 1 1 _ f i q
R 1 2 R 1 2 _ f i q R 1 2 R 1 2 _ f i q
R 1 3 ( S P ) R 1 3 _ s v c R 1 3 _ a b t R 1 3 _ u n d R 1 3 _ i r q R 1 3 _ f i q R 1 3 ( S t a c k P o i n t e r ) R 1 3 _ s v c R 1 3 _ a b t R 1 3 _ u n d R 1 3 _ i r q R 1 3 _ f i q R 1 3 _ m o n
R 1 4 ( L R ) R 1 4 _ s v c R 1 4 _ a b t R 1 4 _ u n d R 1 4 _ i r q R 1 4 _ f i q R 1 4 ( L i n k R e g i s t e r ) R 1 4 _ s v c R 1 4 _ a b t R 1 4 _ u n d R 1 4 _ i r q R 1 4 _ f i q R 1 4 _ m o n
P C P C ( P r o g r a m C o u n t e r )
C P S R C P S R ( C u r r e n t P r o g r a m S t a t u s R e g i s t e r )
S P S R _ s v c S P S R _ a b t S P S R _ u n d S P S R _ i r q S P S R _ f i q S P S R _ s v c S P S R _ a b t S P S R _ u n d S P S R _ i r q S P S R _ f i q S P S R _ m o n
2
r e j e s t r y
n i e b a n k o w a n e
b a n k e d
u n b a n k e d
r e g i s t e r s
r e g i s t e r s
r e j e s t r y
b a n k o w a n e
A R M v 6 - M A r c h i t e c t u r e R e f e r e n c e M a n u a l . A R M v 6 - M A r c h i t e c t u r e R e f e r e n c e M a n u a l .
A R M D D I 0 4 1 9 C , S e p t e m b e r 2 0 1 0 A R M D D I 0 4 1 9 C , S e p t e m b e r 2 0 1 0
A R M v 7 - M A r c h i t e c t u r e R e f e r e n c e M a n u a l . A R M v 7 - M A r c h i t e c t u r e R e f e r e n c e M a n u a l .
A R M D D I 0 4 0 3 D , E r r a t a 2 0 1 0 _ Q 3 A R M D D I 0 4 0 3 D , E r r a t a 2 0 1 0 _ Q 3
C o r t e x M C o r t e x M
R e j e s t r y o g ó l n e g o p r z e z n a c z e n i a R e j e s t r y w s k a zn i k a s t o s u ( S t a c k P o i n t e r )
r e j e s t r y d o s t p n e p r z e z
r e j e s t r y o g ó l n e g o p r z e z n a c z e n i a r d z e n i a
R 0 R 0
w s z y s t k i e 1 6 - b i t o w e i n s t r u k c j e T h u m b
R 1 R 1 ( G e n e r a l P u r p o s e A R M C o r e R e g i s t e r )
R 2 R 2
i w s z y s t k i e 3 2 - b i t o w e i n s t r u k c j e T h u m b - 2
r e j e s t r y r e j e s t r y
R 3 R 3
( L o w ( L o w
R 4 R 4
R e g i s t e r ) R e g i s t e r )
r e j e s t r y o g ó l n e g o p r z e z n a c z e n i a r d z e n i a
R 5 R 5
( G e n e r a l P u r p o s e A R M C o r e R e g i s t e r )
R 6 R 6 2 n a j m n i e j z n a c z c e b i t y w s k a zn i k a s t o s u
R 7 R 7
( M S P l u b P S P ) s z a w s z e r ó w n e 0 , c o
r e j e s t r y d o s t p n e p r z e z
R 8 R 8
w s z y s t k i e 3 2 - b i t o w e i n s t r u k c j e T h u m b - 2 o z n a c z a , |e s z a w s z e w y r ó w n a n e d o s Bo w a
r e j e s t r y r e j e s t r y
R 9 R 9
( H i g h ( H i g h
( w o r d a l i g n e d )
R 1 0 i n i e w s z y s t k i e 1 6 - b i t o w e i n s t r u k c j e T h u m b R 1 0
R e g i s t e r ) R e g i s t e r )
R 1 1 R 1 1
R 1 2 S p e c i a l r e g i s t e r s R 1 2
M a i n S t a c k R e g i s t e r
P r o g r a m s t a t u s
S t a c k x P S R ( S P _ m a i n p o R e s e t )
M S P
r e g i s t e r
R 1 3 ( M S P ) R 1 3 ( P S P ) R 1 3 ( M S P ) R 1 3 ( P S P ) S t a c k P o i n t e r ( S P )
P o i n t e r ( S P )
P R I M A S K I n t e r r u p t P S P
P r o c e s s S t a c k R e g i s t e r
R 1 4 m a s k
L i n k R e g i s t e r ( L R )
F A U L T M A S K ( S P _ p r o c e s s )
R 1 4
L i n k R e g i s t e r ( L R )
r e g i s t e r s
B A S E P R I
P r o g r a m C o u n t e r ( P C )
P C P r o g r a m C o u n t e r ( P C ) P C
C o n t r o l r e g i s t e r
C O N T R O L
R e j e s t r y R o b o c z e , S t a t u s o w y i A L U
R e j e s t r y A L U S t a t u s
D o d a w a n i e d z i e s i t n e : 3 8 + 6 4 = 1 0 2
R e j e s t r y
R e j e s t r y R o b o c z e ( W o r k i n g R e g i s t e r s ) z e s p ó B
R o b o c z e
p r z e r z u t n i k ó w p r z e c h o w u j c y c h a r g u m e n t y
K r o k 1 K r o k 2 o p e r a c j i w y k o n y w a n y c h p r z e z j e d n o s t k
W e w n t r z n a m a g i s t r a l a d a n y c h
d o d a w a n i e j e d n o [c i d o d a w a n i e d z i e s i t e k a r y t m e t y c z n o - l o g i c z n , a r g u m e n t y i n s t r u k c j i i t p .
Z e w n t r z n a
A L U ( A r i t h m e t i c L o g i c U n i t ) B u f o r M a g i s t r a l a
j e d n o s t k a
w y k o n u j c a p o d s t a w o w e D a n y c h D a n y c h
o p e r a c j e a r y t m e t y c z n o -
r e g _ 1 = 8 r e g _ 2 = 4 r e g _ 1 = 3 r e g _ 2 = 6 J e d n o s t k a
l o g i c z n e , n p . d o d a w a n i e ( + ) i o d e j m o w a n i e
A r y t m e t y c z n o
a r y t m e t y c z n e ( ) , n e g a c j a r y t m e t y c z n , i l o c z y n i
L o g i c z n a
p r z e n i e s i e n i e
p r z e n i e s i e n i e
s u m l o g i c z n ( A N D , O R ) , s u m l o g i c z n z
A L U A L U
= 1
D e k o d e r
= 1
4 - b i t B C D 4 - b i t B C D w y Bc z n o [c i ( X O R ) , n e g a c j l o g i c z n ( N O T ) ,
I n s t r u k c j i
I n s t r u k c j i
R e j e s t r
p r z e s u n i c i a ( S H I F T ) , o b r o t y ( R O T A T E ) i t p .
S t a t u s o w y
s t a t u s s t a t u s
w y n i k = 2 w y n i k = 0 L i c z n i k
L i c z n i k
R e j e s t r S t a t u s o w y ( S t a t u s R e g i s t e r ) r e j e s t r z
( d z i e s i t k i ) ( s e t k i )
R o z k a z ó w
R o z k a z ó w
1 - b i t o w y m i w y n i k a m i o p e r a c j i w y k o n y w a n y c h
p r z e z j e d n o s t k a r y t m e t y c z n o - l o g i c z n , Z e w n t r z n a
B u f o r
n a j c z [c i e j
A d r e s o w y M a g i s t r a l a
n p . C , Z , N , V i t p .
A k u m u l a t o r
A d r e s o w a
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / A r i t h m e t i c _ l o g i c _ u n i t
h t t p : / / p l . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / J e d n o s t k a _ a r y t m e t y c z n o - l o g i c z n a
C 5 0 0 A r c h i t e c t u r e a n d I n s t r u c t i o n S e t . U s e r s M a n u a l . I n f i n e o n , J u l y 2 0 0 0
U M 1 0 3 9 8 . L P C 1 1 1 x / L P C 1 1 C x x U s e r m a n u a l . N X P , R e v . 1 2 . 3 1 0 J u n e 2 0 1 4
U k Ba d a r y t m r t y c z n o - l o g i c z n y
A k u m u l a t o r
( A r i t h m e t i c & L o g i c U n i t )
m o d e l A L U ( A r i t h m e t i c & L o g i c U n i t ) z a p r o p o n o w a n y
w 1 9 4 5 r o k u p r z e z J o h n a v o n N e u m a n n a p r z y s p i s i e
M C S 5 1 : A C C a d r e s a k u m u l a t o r a ( 0 x E 0 )
z a Bo |e D d l a n o w e g o k o m p u t e r a E D V A C
A s k r ó t a k u m u l a t o r a w m n e m o n i k a c h ( n p . M O V A , # 1 2 h )
u k Ba d c y f r o w y d o w y k o n y w a n i a :
w a k u m u l a t o r z e j e d e n z a r g u m e n t ó w i w y n i k o p e r a c j i :
o p e r a c j i a r y t m e t y c z n y c h ( d o d a w a n i e , o d e j m o w a n i e , m n o |e n i e , d z i e l e n i e . . )
o p e r a c j i l o g i c z n y c h ( a n d , o r , x o r ) p o m i d z y d w i e m a l i c z b a m i
a r y t m e t y c z n y c h : d o d a w a n i a , o d e j m o w a n i a , m n o |e n i a , d z i e l e n i a ,
o p e r a c j i j e d n o a r g u m e n t o w y c h t a k i e j a k p r z e s u n i c i e b i t ó w ( s h i f t , r o t a t e )
o p e r a c j i l o g i c z n y c h : a n d , o r , x o r , n o t , p r z e s u n i c i a , o b r o t u , w y m i a n y
n e g a c j a l o g i c z n a ( n o t ) l u b a r y t m e t y c z n a
w y k o n y w a n i e d z i a Ba D n a l i c z b a c h c a Bk o w i t y c h b e z z n a k u ( k o d b i n a r n y ) l u b
l i c z b a c h c a Bk o w i t y c h z e z n a k i e m ( k o d u z u p e Bn i e n i a d o d w ó c h , U 2 )
B r a k a k u m u l a t o r a :
A V R , A T m e g a ( 8 - b i t o w y ) ,
j e d n o s t k a z m i e n n o p r z e c i n k o w a ( F l o a t i n g P o i n t U n i t ) r ó w n i e | w y k o n u j e
M S P 4 3 0 ( 1 6 - b i t o w y ) ,
o p e r a c j e a r y t m e t y c z n e n a d w ó c h w a r t o [c i a c h , j e d n a k s t o l i c z b y w
A R M 7 / 9 , C o r t e x - A / R / M ( 3 2 - i 6 4 - b i t o w y )
r e p r e z e n t a c j i z m i e n n o p r z e c i n k o w e j , p o j e d y n c z e j p r e c y z j i ( z w y k l e s t a n d a r d
I E E E 7 5 4 )
3
p r z y p a d k o w e w a r t o
[
c i
r e j e s t r ó w p o s t a n i e R E S E T
R e j e s t r S t a t u s o w y [ 1 # 2 ]
R e j e s t r S t a t u s o w y [ 2 # 2 ]
P S W ( P r o g r a m S t a t u s W o r d R e g i s t e r ) r e j e s t r
R e j e s t r y
R e j e s t r y
s t a n u ( s t a t u s u ) p r o c e s o r a p o w y k o n a n e j o p e r a c j i
R o b o c z e
z a w i e r a j c y z n a c z n i k i ( F l a g s ) , 1 - b i t o w e
M C S 5 1
i n f o r m a c j e o p r z e b i e g u l u b w y n i k u
C 5 0 0 A r c h i t e c t u r e a n d I n s t r u c t i o n S e t .
W e w n t r z n a m a g i s t r a l a d a n y c h C Y A C F 0 R S 1 R S 0 O V F 1 P
U s e r s M a n u a l . I n f i n e o n , J u l y 2 0 0 0 , p . 2 - 3
w y k o n y w a n y c h o p e r a c j i , n p . d l a 8 - b i t o w y c h l i c z b :
Z e w n t r z n a
C ( C a r r y ) p r z e n i e s i e n i e , p r z e k r o c z e n i e z a k r e s u l i c z b
B u f o r
M a g i s t r a l a
A T m e g a
D a n y c h
c a Bk o w i t y c h b e z z n a k u ( n p . : 0 . . 2 5 5 ) D a n y c h A T m e g a 8 / 8 L . 8 - b i t w i t h 8 K B y t e s
J e d n o s t k a
I T H S V N Z C I n - S y s t e m P r o g r a m m a b l e F l a s h .
A r y t m e t y c z n o A t m e l , R e v . 2 4 8 6 Z A V R 0 2 / 1 1 , p . 1 1
A C ( A u x i l i a r y C a r r y ) p r z e n i e s i e n i e p o Bó w k o w e ,
L o g i c z n a
s t o s o w a n e p r z y k o r e k c j i d z i e s i t n e j ( B C D )
M S P 4 3 0
D e k o d e r
D e k o d e r
M S P 4 3 0 x 4 x x F a m i l y .
O V ( O v e r f l o w ) n a d m i a r , p r z e k r o c z e n i e z a k r e s u l i c z b
S C G S C G O S C C P U U s e r s G u i d e
I n s t r u k c j i
I n s t r u k c j i
R e j e s t r R e s e r v e d V G I E N Z C
T I , S L A U 0 5 6 K ,
c a Bk o w i t y c h z e z n a k i e m ( n p . : - 1 2 8 . . + 1 2 7 ) 1 0 O F F O F F
S t a t u s o w y D e c e m b e r 2 0 1 2 , p . 3 - 6
Z ( Z e r o ) w a r t o [ z e r o w a
L i c z n i k
L i c z n i k
3 1 2 8
3 0 2 9 2 3 6
2 7 2 4 5 0
R o z k a z ó w
R o z k a z ó w
P ( P a r i t y ) p a r z y s t o [
E x c e p t i o n
N Z C V R e s T R e s e r v e d
n u m b e r
B u f o r
B u f o r Z e w n t r z n a
S ( S i g n ) z n a k l i c z b y , r o z r ó |n i e n i e l i c z b d o d a t n i c h i
A d r e s o w y M a g i s t r a l a C o r t e x "!- M 0 ( - M 0 + ) D e v i c e s . G e n e r i c U s e r G u i d e . A R M D U I 0 4 9 7 A , 8 O c t o b e r 2 0 0 9 , p . 2 - 4
u j e m n y c h z a p i s a n y c h w k o d z i e U 2
A d r e s o w a
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / V o n _ N e u m a n n _ a r c h i t e c t u r e h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / V o n _ N e u m a n n _ a r c h i t e c t u r e
J . B i e r n a t : A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r ó w . O f i c y n a W y d a w n i c z a P o l i t e c h n i k i W r o c Ba w s k i e j , 2 0 0 1 J . B i e r n a t : A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r ó w . O f i c y n a W y d a w n i c z a P o l i t e c h n i k i W r o c Ba w s k i e j , 2 0 0 1
A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r a
A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r a
A r c h i t e k t u r a v o n N e u m a n a [ 1 # 5 ]
A r c h i t e k t u r a v o n N e u m a n a [ 2 # 5 ]
N a j s t a r s z e m a s z y n y o b l i c z e n i o w e ( k o m p u t e r y ) m i a By s t a By k o d ( z a s a d )
d z i a Ba n i a , n p . k a l k u l a t o r :
P r o j e k t E N I A C , n a d k t ó r y m p r a c o w a l i J . P r e s p e r E c k e r t o r a z J o h n
w y k o n y w a n i e p o d s t a w o w y c h o p e r a c j i m a t e m a t y c z n y c h
M a u c h l y w M o o r e S c h o o l o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ( U n i v e r s i t y o f
w y k l u c z o n e i n n e z a s t o s o w a n i a , n p . j a k o e d y t o r t e k s t u , k o n s o l a d o g i e r
P e n n s y l v a n i a ) z a k Ba d a B j e d n o l i t y s p o s ó b p a m i t a n i a k o d u p r o g r a m u i
d a n y c h , n i e z a l e |n i e o d k o n c e p c j i A l a n a T u r i n g a .
Z m i a n a z a s a d y d z i a Ba n i a t o k o m p u t e r y p r z e c h o w u j c e p r o g r a m :
b d c y u p o r z d k o w a n y m , s z c z e g ó Bo w y m o p i s e m w y k o n y w a n y c h o b l i c z e D
J o h n v o n N e u m a n n , k t ó r y b y B z a a n g a |o w a n y w P r o j e k c i e M a n h a t t a n w
z Bo |o n y z z e s t a w u i n s t r u k c j i p r z e c h o w y w a n y c h w p a m i c i ( z e s t a w i n s t r u k c j i
L o s A l a m o s N a t i o n a l L a b o r a t o r y ( p r o j e k t b o m b y a t o m o w e j w y m a g a B
t w o r z y p r o g r a m d z i a Ba n i a )
o g r o m n y c h i l o [c i o b l i c z e D) d o Bc z y B d o J . P . E c k e r t a o r a z J .
M a u c h l y e g o .
M a t e m a t y k A l a n T u r i n g ( U n i v e r s i t y o f C a m b r i d g e ) p r z e d s t a w i B w L o n d o n
M a t h e m a t i c a l S o c i e t y ( 1 9 3 6 ) k o n c e p c j u n i w e r s a l n e j m a s z y n y
w l e c i e 1 9 4 4 r o k u H e r m a n H e i n e G o l d s t i n e ( m a t e m a t y k i w s p ó Bt w ó r c a
o b l i c z e n i o w e j ( z n a n a j a k o U n i w e r s a l n a m a s z y n a T u r i n g a ) z
k o m p u t e r a E N I A C ) w n a z w a B n i e d o k o Dc z o n y p r o j e k t k o n c e p c j v o n
n i e o g r a n i c z o n y m i m o |l i w o [c i a m i , z a s o b a m i ( p a m i c i ) , z a w i e r a j c y m i
N e u m a n n a , k u k o n s t e r n a c j i E c k e r t a i M a u c h l y ' e g o ; d o k u m e n t t e n z o s t a B
z a r ó w n o i n s t r u k c j e o r a z d a n e
p r z e c z y t a n y p r z e z d z i e s i t k i k o l e g ó w v o n N e u m a n n a w A m e r y c e i
E u r o p i e , a n a z w a z a s a d y d z i a Ba n i a p o z o s t a Ba d o d z i s i a j .
J o h n v o n N e u m a n n p o z n a B A l a n a T u r i n g a w 1 9 3 5 w U n i v e r s i t y o f C a m b r i d g e
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / V o n _ N e u m a n n _ a r c h i t e c t u r e
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / V o n _ N e u m a n n _ a r c h i t e c t u r e
h t t p : / / p l . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / A r c h i t e k t u r a _ v o n _ N e u m a n n a
A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r a A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r a
A r c h i t e k t u r a v o n N e u m a n a [ 3 # 5 ] A r c h i t e k t u r a v o n N e u m a n a [ 4 # 5 ]
K o m p u t e r o a r c h i t e k t u r z e v o n N e u m a n n a
t w o r z :
p a m i k o m p u t e r o w a ( M e m o r y ) p r z e c h o w u j c a
i n s t r u k c j e p r o g r a m u o r a z d a n e p r o g r a m u ; k a |d a
k o m ó r k a p a m i c i m a u n i k a t o w y i d e n t y f i k a t o r
n a z y w a n y j e j a d r e s e m
j e d n o s t k a s t e r u j c a ( C o n t r o l U n i t )
o d p o w i e d z i a l n a z a p o b i e r a n i e d a n y c h i i n s t r u k c j i
z p a m i c i o r a z i c h s e k w e n c y j n e p r z e t w a r z a n i e
j e d n o s t k a a r y t m e t y c z n o - l o g i c z n a ( A r i t h m e t i c
P a m i ( M e m o r y ) z a w i e r a
L o g i c U n i t ) o d p o w i e d z i a l n a z a w y k o n y w a n i e
k o d p r o g r a m u i d a n e ( o b l i c z e D)
p o d s t a w o w y c h o p e r a c j i a r y t m e t y c z n y c h
u r z d z e n i a w e j [c i a / w y j [c i a ( I n p u t / O u t p u t )
s Bu |c e d o i n t e r a k c j i z o p e r a t o r e m
4
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / V o n _ N e u m a n n _ a r c h i t e c t u r e
N A P R Z E M I E N N Y D O S T P
h t t p : / / p l . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / A r c h i t e k t u r a _ v o n _ N e u m a n n a
D O D A N Y C H L U B I N S T R U K C J I
A r c h i t e k t u r a v o n N E U M A N N a
A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r a
A r c h i t e k t u r a v o n N e u m a n a [ 5 # 5 ]
a l b o K o d a l b o D a n e
P a m i
S y s t e m k o m p u t e r o w y z b u d o w a n y w o p a r c i u o D a n y c h i P r o g r a m u
a r c h i t e k t u r v o n N e u m a n n a p o w i n i e n :
C P U
a d d r _ 3 + 2
m i e s k o Dc z o n i f u n k c j o n a l n i e p e Bn l i s t D a n e
B u f o r
D a t a & A d d r B u s d a t a a d d r _ 3 + 1
D a n y c h
r o z k a z ó w ( I n s t r u c t i o n S e t A r c h i t e c t u r e )
a d d r _ 3
m i e m o |l i w o [ w p r o w a d z e n i a p r o g r a m u d o
M E M R D
a d d r _ 2 + 2
s y s t e m u k o m p u t e r o w e g o p o p r z e z u r z d z e n i a
M E M W R
a d d r _ 2 + 1
z e w n t r z n e i j e g o p r z e c h o w y w a n i e w p a m i c i
D e k o d e r
a d d r _ 2
w s p o s ó b i d e n t y c z n y j a k d a n y c h
I n s t r u k c j i
d a n e i i n s t r u k c j e w t a k i m s y s t e m i e p o w i n n y b y
i n s t r a d d r _ 1 + 2
j e d n a k o w o d o s t p n e d l a p r o c e s o r a
L i c z n i k
L i c z n i k a d d r _ 1 + 1
R o z k a z ó w
a d d r _ 1
i n f o r m a c j a j e s t t a m p r z e t w a r z a n a d z i k i
s e k w e n c y j n e m u o d c z y t y w a n i u i n s t r u k c j i z
B u f o r
A d r e s o w y
p a m i c i k o m p u t e r a i w y k o n y w a n i u t y c h
A d r e s
i n s t r u k c j i w p r o c e s o r z e .
D a n y c h l u b I n s t r u k c j i
A r c h i t e k t u r a v o n N E U M A N N a
A r c h i t e k t u r a v o n N E U M A N N a
W a d y
t e s a m e m a g i s t r a l e d l a k o d u i d a n y c h ( p r o s t o t a u k Ba d ó w
P a m i i u k Ba d y w e / w y
Z a l e t y a d r e s u j c y c h i d e k o d u j c y c h ) :
a d r e s o w a ( A d d r e s s B u s )
d a n y c h ( D a t a B u s )
s t e r u j c a ( W R # / M e m W r # , R D # / M e m R d # , O E # / C S # i t p . )
P a m i
U k Ba d y
z w y k l e , l i n i o w e a d r e s o w a n i e p r z e s t r z e n i p a m i c i
D a n y c h
r ó |n e w e / w y
( D a t a U r z d z e n i a
i n s t r u k c j e ( I / O )
w a r t o [ a d r e s u d e c y d u j e o d o s t p i e d o p a m i c i
M e m o r y )
w e / w y
a d d r 2 ? ? ? ? ? ? a d d r 3
p r o g r a m u , d a n y c h l u b u k Ba d ó w w e / w y
a d d r 3
r ó |n e
b r a k r ó |n y c h i n s t r u k c j i p r z y d o s t p i e d o k o d u p r o g r a m u
D a t a
P a m i
z a s a d y a d d r 2
P a m i ( R O M / F l a s h ) i d a n y c h ( R A M )
p r o g r a m u &
d o s t p u
D a n y c h
( P r o g r a m a d d r 2
P r o g r a m
? ? ? ? ? ?
u p r o s z c z o n a s t r u k t u r a k o m p i l a t o r a
M e m o r y )
i
M e m o r y
P r o g r a m u
m o |l i w o [ u r u c h o m i e n i a p r o g r a m u d y n a m i c z n i e
a d d r 1 a d d r 1
z a p i s a n e g o w p a m i c i R A M ( d a n y c h , s z y b k o [ R A M F l a s h )
a d d r 1
U k Ba d y M a p o w a n i e
w e / w y u k Ba d ó w w e / w y
m o |l i w o [ w y k o n a n i a s a m o m o d y f i k u j c e g o s i k o d u
( I / O ) w p r z e s t r z e n i p a m i c i
p r o g r a m u , n p . s z y f r o w a n i e k o d u
a d d r ? ? ? ? ? ?
( M e m o r y M a p p e d I / O )
U M 1 0 3 9 8 . L P C 1 1 1 x / L P C 1 1 C x x U s e r m a n u a l . h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / H a r v a r d _ a r c h i t e c t u r e
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / H a r v a r d _ a r c h i t e c t u r e
N X P , R e v . 1 2 . 3 1 0 J u n e 2 0 1 4 , f i g . 7 J . B i e r n a t : A r c h i t e k t u r a k o m p u t e r ó w . O f i c y n a W y d a w n i c z a P o l i t e c h n i k i W r o c Ba w s k i e j , 2 0 0 1
A r c h i t e k t u r a v o n - N E U M A N N a
P r z e t w a r z a n i e
y [ n ] = a [ k ] " x [ n k ] + b [ j ] " y [ n j ]
£ £
C o r t e x - M 0 [ N X P L P C 1 1 1 4 ]
k j
s y g n a Bó w
0 x F F F F F F F F
4 G B
Z a r e z e r w o w a n e ( R e s e r v e d )
0 x E 0 1 0 0 0 0 0
R d z e D ( c o r e ) : N V I C , S y s T i c k ,
P o b r a n i e d w ó c h a r g u m e n t ó w ( w s p ó Bc z y n n i k i i w a r t o [c i
W Ba s n a m a g i s t r a l a p e r y f e r i i
S y s t e m C o n t r o l B l o c k ;
( P P B P r i v a t e P e r i p h e r a l B u s ) w e j [c i o w e / w y j [c i o w e ) w j e d n y m c y k l u i n s t r u k c j i
0 x E 0 0 0 0 0 0 0
( o n l y w o r d )
Z a r e z e r w o w a n e ( R e s e r v e d )
0 x 5 0 2 0 0 0 0 0
i n s t r u k c j e d o d a w a n i a i m n o |e n i a
P e r y f e r i a t y p u A H B
G P I O P I O 3 . . P I O 0
o b s Bu g a b u f o r ó w ( b u f o r ó w p i e r [c i e n i o w y c h )
( A H B P e r i p h e r a l s )
0 x 5 0 0 0 0 0 0 0
A H B A d v a n c e d H i g h - p e r f o r m a n c e B u s
s p r z t o w e o p ó zn i e n i a
Z a r e z e r w o w a n e ( R e s e r v e d ) 0 x 4 0 0 8 0 0 0 0
A P B A d v a n c e d P e r i p h e r a l B u s
P e r y f e r i a t y p u A P B
A L U
p o z o s t a Be p e r y f e r i a
d a n e
( A P B P e r i p h e r a l s ) 0 x 4 0 0 0 0 0 0 0
1 G B
w e j [c i o w e / w y j [c i o w e w
Z a r e z e r w o w a n e ( R e s e r v e d )
0 x 1 F F F 4 0 0 0
p a m i c i d a n y c h ( R A M )
3 2 - b i t y 1 6 K B B o o t L o a d e r
0 x 1 F F F 0 0 0 0
w s p ó Bc z y n n i k i w
P a m i J e d n o s t a P a m i
A d d r Z a r e z e r w o w a n e ( R e s e r v e d ) 0 x 1 0 0 0 2 0 0 0 k o d z i e p r o g r a m u
i n s t r u k c j i s t e r u j c a d a n y c h
( R O M )
P a m i d a n y c h
C P U
( D a t a M e m o r y 8 K B M A X S R A M )
0 x 1 0 0 0 0 0 0 0
D a t a Z a r e z e r w o w a n e ( R e s e r v e d )
0 x 0 0 0 1 0 0 0 0
A r c h i t e k t u r a H a r v a r d f i z y c z n e
U k Ba d y
P a m i p r o g r a m u
3 2 - b i t y
r o z d z i e l e n i e p a m i c i i d o s t p u w e / w y
( P r o g r a m M e m o r y
d o i n s t r u k c j i o r a z d a n y c h
3 2 K B M A X o n - c h i p F l a s h )
0 x 0 0 0 0 0 0 0 0
( e f e k t y w n y d o s t p d o p a m i c i )
5
I n s t r u k c j e
R Ó W N O C Z E N Y D O S T P
D O D A N Y C H I I N S T R U K C J I
A r c h i t e k t u r a H A R V A R D
A r c h i t e k t u r a H a r v a r d
i K o d i D a n e
P a m i
D a n y c h
w y k o r z y s t u j e f i z y c z n i e r o z d z i e l n e p a m i c i i n s t r u k c j i ( k o d u ) i d a n y c h
C P U a d d r _ 2 + 2
D a n e
B u f o r
I n t e r n a l D a t a B u s d a t a a d d r _ 2 + 1
D a n y c h
R A M R D k a |d y r o d z a j p a m i c i j e s t d o s t p n y z a p o [r e d n i c t w e m i n n e j m a g i s t r a l i
a d d r _ 2
R A M W R
o b l i c z a n i e
B u f o r
i n s t r u k c j e i d a n e ( a r g u m e n t y ) m o g b y p o b r a n e j e d n o c z e [n i e ,
A d r e s
a d r e s u
A d r e s o w y
D a n y c h
p a m i c i d a n y c h
r ó w n o l e g l e
P a m i
I n t e r n a l A d d r e s s B u s P r o g r a m u
P a m i P a m i
A d d r A d d r
I n s t r u k c j e
D e k o d e r p r o g r a m u D a n y c h
D e k o d e r B u f o r
i n s t r a d d r _ 1 + 2
I n s t r u k c j i C P U
I n s t r u k c j i
( P r o g r a m ( D a t a
a d d r _ 1 + 1
I n s t r D a t a
M e m o r y ) M e m o r y )
R O M R D
a d d r _ 1
R O M W R
L i c z n i k
L i c z n i k B u f o r
A d r e s
R o z k a z ó w A d r e s o w y
I n s t r u k c j i
r ó |n e m a g i s t r a l e p a m i c i p r o g r a m u i d a n y c h
A r c h i t e k t u r a H a r v a r d A r c h i t e k t u r a H A R V A R D
P a m i i u k Ba d y w e / w y W a d y i Z a l e t y
P a m i P a m i
A d d r A d d r
p r o g r a m u D a n y c h
C P U
( P r o g r a m ( D a t a
I n s t r D a t a
M e m o r y ) M e m o r y )
a d d r 2 a d d r 6
P a m i
a d d r 4
a d d r 8
P a m i P a m i
P r o g r a m u
r o z d z i e l o n e m a g i s t r a l e d l a k o d u i d a n y c h ( z Bo |o n a s t r u k t u r a u k Ba d ó w
p r o g r a m u D a n y c h U k Ba d y
l u b
a d r e s u j c y c h i d e k o d u j c y c h ) , d u |a s z y b k o [ w y k o n y w a n e g o p r o g r a m u z e
( P r o g r a m ( D a t a w e / w y
p a m i w z g l d u n a r ó w n o c z e s n y d o s t p d o k o d u i d a n y c h
M e m o r y ) M e m o r y ) a d d r 7
d a n y c h
a d d r 3
Ba t w o [ i m p l e m e n t a c j i p r z e t w a r z a n i a p o t o k o w e g o
a d d r 1 a d d r 5
r ó |n e i n s t r u k c j e p r z y d o s t p i e d o k o d u p r o g r a m u ( R O M / F l a s h ) i d a n y c h ( R A M )
n i e m a m o |l i w o [c i u r u c h o m i e n i a p r o g r a m u d y n a m i c z n i e z a p i s a n e g o w p a m i c i
r o z d z i e l o n e p a m i c i r o z d z i e l o n e u k Ba d y w e / w y R A M ( d a n y c h )
z e r o w a w a r t o [ a d r e s u k o d u ( n p . 2 4 - b i t o w e a d r e s o w a n i e ) n i e j e s t t y m s a m y m c o
z e r o w a w a r t o [ a d r e s u d a n y c h ( n p . 8 - b i t o w e a d r e s o w a n i e )
t r u d n o [c i z i m p l e m e n t a c j , d u |a l i c z b a w y p r o w a d z e D
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / M o d i f i e d _ H a r v a r d _ a r c h i t e c t u r e
h t t p : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / M o d i f i e d _ H a r v a r d _ a r c h i t e c t u r e
A R M ® D e v e l o p e r S u i t e . D e v e l o p e r G u i d e . A R M D U I 0 0 5 6 D , N o v e m b e r 2 0 0 1 , V e r s i o n 1 . 2
A R M ® D e v e l o p e r S u i t e . D e v e l o p e r G u i d e . A R M D U I 0 0 5 6 D , N o v e m b e r 2 0 0 1 , V e r s i o n 1 . 2
Z m o d y f i k o w a n a A r c h i t e k t u r a
Z m o d y f i k o w a n a A r c h i t e k t u r a
H A R V A R D [ 2 # 4 ]
H A R V A R D [ 1 # 4 ]
P a m i k o d u ( i n s t r u k c j e ) i p a m i d a n y c h z a j m u j r ó |n p r z e s t r z e D
a d r e s o w a l e w y k o r z y s t u j w s p ó l n e m a g i s t r a l e a d r e s o w i d a n y c h :
P a m i k o d u ( i n s t r u k c j e ) i p a m i d a n y c h z a j m u j r ó |n p r z e s t r z e D
w s t r u k t u r z e H A R V A R D z e r o w y a d r e s w p a m i c i k o d u i w p a m i c i d a n y c h
a d r e s o w a l e w y k o r z y s t u j w s p ó l n e m a g i s t r a l e a d r e s o w i d a n y c h
o z n a c z a r ó |n e t y p y p a m i c i ,
r ó |n e w a r t o [c i ( s t r u k t u r y A 1 5 . . 8
a d r e s
Z a w a r t o [ p a m i c i k o d u i p a m i c i d a n y c h j e s t w r ó |n y , s p r z t o w y
P 2
b i n a r n e )
s p o s ó b d o s t p n a d o j e d n o s t k i c e n t r a l n e j C P U ( c e c h a k o n s t r u k c y j n a
P a m i
w s t r u k t u r z e v o n N E U M A N N a i
K o d u
C P U ) ; i n s t r u k c j e i d a n e s d o s t p n e w r ó |n y s p o s ó b A 7 . . 0
P r o g r a m u
z m o d y f i k o w a n e j s t r u k t u r z e
b u f o r
A L E
( F l a s h )
H A R V A R D i n t e r p r e t a c j a
P S E N #
Z m o d y f i k o w a n a a r c h i t e k t u r a H a r v a r d , o d m i a n a c z y s t e j a r c h i t e k t u r y
z a w a r t o [c i ( s t r u k t u r y b i n a r n e j ) P 0
H a r v a r d , u m o |l i w i a d o s t p d o z a w a r t o [c i p a m i c i k o d u ( i n s t r u k c j i )
z e r o w e g o a d r e s u w p a m i c i
a d r e s / d a n e
t a k , j a k g d y b y b y By t o d a n e ( w i k s z o [ w s p ó Bc z e s n y c h k o m p u t e r ó w ,
k o d u i w p a m i c i d a n y c h z a l e |y
C P U
P a m i
k t ó r e w y k o r z y s t u j a r c h i t e k t u r H a r v a r d w r z e c z y w i s t o [c i k o r z y s t a z e
w y Bc z n i e o d r e a l i z o w a n e g o
M C S 5 1
D a n y c h
z m o d y f i k o w a n e j a r c h i t e k t u r y H a r v a r d ) , n p . C o r t e x - M 3 ( a r c h i t e k t u r a p r o g r a m u ( z w y k l e w y m a g a
( R A M )
W R #
u |y c i a i n n y c h i n s t r u k c j i , n p .
A R M v 7 - M )
R D #
M O V C i M O V X w M C S 5 1 ) D 7 . . 0
6
1
) A R M ® D e v e l o p e r S u i t e . D e v e l o p e r G u i d e .
A R M D U I 0 0 5 6 D , N o v e m b e r 2 0 0 1 , V e r s i o n 1 . 2 , p . 7 - 2
Z m o d y f i k o w a n a A r c h i t e k t u r a Z m o d y f i k o w a n a A r c h i t e k t u r a
H A R V A R D [ 3 # 4 ] H A R V A R D [ 4 # 4 ]
Z a w a r t o [ p a m i c i k o d u i p a m i c i d a n y c h j e s t w r ó |n y , s p r z t o w y
I n s t r u k c j e i d a n e s d o s t p n e w r ó |n y s p o s ó b :
s p o s ó b d o s t p n a p r z e z j e d n o s t k c e n t r a l n C P U :
w k o m p u t e r z e M A R K I k o d p r o g r a m u w p r o w a d z a n y z a p o m o c t a [m y
w s t r u k t u r z e H A R V A R D r o z d z i e l o n y s p o s ó b d o s t p u d o o b u t y p ó w
p a p i e r o w e j , a d a n e p a m i t a n e w u k Ba d a c h e l e k t r o - m e c h a n i c z n y c h
p a m i c i
w s t r u k t u r z e H A R V A R D , n p . w m i k r o k o n t r o l e r a c h s e r i i P I C ( M i c r o c h i p )
w z m o d y f i k o w a n e j s t r u k t u r z e H A R V A R D r o z d z i e l o n y d o s t p j e d y n i e
s t o s o w a n e 1 2 - b i t o w e a d r e s o w a n i e p a m i c i k o d u ( F l a s h ) i 8 - b i t o w e
d o p a m i c i p o d r c z n e j ( I - C a c h e , D - C a c h e ) o r a z T C M A R M ( T i g h t l y
a d r e s o w a n i e p a m i c i d a n y c h ( R A M )
C o u p l e d M e m o r y 1 ) p a m i c i k o n f i g u r o w a l n e j , p o Bc z o n e j , [c i [l e
p o w i z a n e j a l e j e d n o l i t y d l a p o z o s t a By c h p a m i c i
w s t r u k t u r z e v o n N E U M A N N a ( A R M 7 T D M I ) i z m o d y f i k o w a n e j
r ó w n o c z e s n y d o s t p d o p a m i c i k o d u ( i n s t r u k c j e ) i d a n y c h ( d a n e ) ,
H A R V A R D ( A R M 9 , C o r t e x - M 3 ) j e d n o l i t y s p o s ó b d o s t p u d o :
w i k s z a s z y b k o [ r e a l i z a c j i p r o g r a m u
" p a m i c i k o d u ( F l a s h ) d o s t p 1 6 - b i t o w y ( r o z k a z y T h u m b ) i
3 2 - b i t o w y ( r o z k a z y A R M w A R M 7 l u b T h u m b - 2 w C o r t e x - M 3 )
z p u n k t u w i d z e n i a p r o g r a m i s t y z m o d y f i k o w a n a a r c h i t e k t u r a
" d a n y c h ( R A M ) m o |l i w y 8 - , 1 6 - i 3 2 - b i t o w y d o s t p d o d a n y c h
H A R V A R D z a c h o w u j e s i j a k o s t r u k t u r a v o n N E U M A N N a ( m o |l i w o [
s a m o m o d y f i k a c j i p r o g r a m u ) , z w y j t k i e m d o s t p u d o C a c h e i T C M
1 )
B i g a n d L i t t l e E n d i a n B y t e A d d r e s s i n g . A p p N o t e 6 1 . A R M ,
D A I 0 0 6 1 A , p . 4
A R M C o m p i l e r v 5 . 0 4 f o r µ V i s i o n a r m a s m U s e r G u i d e . K e i l S o f t w a r e - A R M , 2 0 1 4
2 )
A R M ® C o m p i l e r t o o l c h a i n . U s i n g t h e C o m p i l e r . V e r s i o n 4 . 1 .
A R M D U I 0 4 7 2 C , p . 6 - 4 3
U p o r z d k o w a n i e d a n y c h
A l o k a c j a p r o g r a m u
( D a t a a l i g n m e n t )
s p o s ó b s k Ba d o w a n i a d a n y c h w p a m i c i t a k , b y m o g By b y e f e k t y w n i e
A l o k a c j a p r o g r a m u ( p r o g r a m a l l o c a t i o n ) - s p o s ó b r o z m i e s z c z e n i a
w y k o r z y s t a n e
p r o g r a m u w p a m i c i k o m p u t e r a , m i k r o k o m p u t e r a , m i k r o k o n t r o l e r a :
p r o c e s o r y A R M m a j b a j t o w y ( 8 - b i t o w y ) , p ó B- s Bo w o w y ( 1 6 - b i t o w y ) i
p r o g r a m n i e p r z e s u w a l n y , a b s o l u t n y ( a b s o l u t e f i l e o r s e g m e n t ) -
s Bo w o w y ( 3 2 - b i t o w y ) d o s t p d o d a n y c h w p a m i c i 1 )
b e z w z g l d n e a d r e s y r o z k a z ó w u s t a l a n e n a e t a p i e p i s a n i a p r o g r a m u ,
n p . s t a r t p r o c e s o r a , w e k t o r y p r z e r w a D, f i z y c z n e o b s z a r y p a m i c i , 2 )
k o m p i l a t o r p r o c e s o r ó w A R M r o z m i e s z c z a d a n e w p a m i c i w g . z a s a d y :
b a n k o w a n i e p a m i c i
t y p l i c z b a r o z m i e s z c z e n i e w p a m i c i
b a j t ó w
p r o g r a m p r z e s u w a l n y , r e l o k o w a l n y ( r e l o c a t a b l e f i l e o r s e g m e n t ) -
c h a r 1 o d d o w o l n e g o a d r e s u
k o d p r o g r a m u n i e z a l e |y o d m i e j s c a z a j m o w a n e g o w p a m i c i i m o |e
s h o r t 2 o d a d r e s u p o d z i e l n e g o p r z e z 2 b e z r e s z t y
b y p r z e m i e s z c z a n y b e z d o d a t k o w y c h p r z e a d r e s o w a D, n p .
f l o a t , i n t , l o n g 4 o d a d r e s u p o d z i e l n e g o p r z e z 4 b e z r e s z t y
k o m p i l a t o r y j z y k ó w w y s o k i e g o p o z i o m u , p r o g r a m y b i b l i o t e c z n e
l o n g l o n g , d o u b l e 8 o d a d r e s u p o d z i e l n e g o p r z e z 8 b e z r e s z t y
A . S l o s s , D . S y m e s , C . W r i g h t : A R M S y s t e m D e v e l o p e r s
G u i d e . D e s i n i n g a n d O p t i m i z i n g S y s t e m S o f t w a r e .
M o r g a n K a u f m a n n , 2 0 0 4
A R M - e f e k t y w n e p r o g r a m o w a n i e w C P r o b l e m y i p y t a n i a
S t r u k t u r y d a n y c h w p a m i c i
1 . C o t o j e s t A L U ?
( L i t t l e - E n d i a n M e m o r y S y s t e m )
2 . D o c z e g o s Bu | r e j e s t r y r o b o c z e p r o c e s o r a ?
s t r u c t { u p o r z d k o w a n i e z m i e n n y c h w p a m i c i
3 . W y j a [n i r ó |n i c e m i d z y p o j c i a m i : r e g i s t e r b a n k i r e g i s t e r f i l e .
c h a r a ;
A d r e s + 3 + 2 + 1 + 0
4 . J a k r o l w p r o c e s o r z e p e Bn i a k u m u l a t o r ?
i n t b ;
w o l n e w o l n e w o l n e a
+ 0
c h a r c ;
5 . P o c o w m i k r o p r o c e s o r z e r e j e s t r s t a t u s o w y ?
b 3 1 . . 2 4 b 2 3 . . 1 6 b 1 5 . . 8 b 7 . . 0
+ 4
s h o r t d ;
6 . J a k i e i n f o r m a c j e z a w i e r a j r e j e s t r y s t a t u s o w e m i k r o p r o c e s o r ó w ?
} + 8 d 1 5 . . 8 d 7 . . 0 w o l n e c
7 . C z y m s i r ó |n i t r y b y : m i c r o p r o c e s s o r m o d e i m i c r o c o n t r o l l e r m o d e ?
8 . C o m o |e b y zr ó d Be m z e r o w a n i a ( R e s e t ) m i k r o p r o c e s o r a / m i k r o k o n t r o l e r a ?
e f e k t y w n e w y k o r z y s t a n i e p a m i c i
9 . C o t o j e s t a l o k a c j a p r o g r a m u ?
1 0 . J a k i e s t y p y a l o k a c j i p r o g r a m ó w ? P o d a p r z y k Ba d y .
s t r u c t {
u p o r z d k o w a n i e z m i e n n y c h w p a m i c i 1 1 . N a c z y m p o l e g a a r c h i t e k t u r a v o n - N e u m a n n a ?
c h a r a ;
1 2 . N a c z y m p o l e g a a r c h i t e k t u r a H a r v a r d ?
A d r e s + 3 + 2 + 1 + 0
c h a r c ;
d 1 5 . . 8 d 7 . . 0 c a 1 3 . P o d a w a d y i z a l e t y a r c h i t r k t u r y v o n - N e u m a n n a i H a r v a r d .
s h o r t d ; + 0
i n t b ;
b 3 1 . . 2 4 b 2 3 . . 1 6 b 1 5 . . 8 b 7 . . 0
+ 4 1 4 . N a c z y m p o l e g a z m o d y f i k o w a n a a r c h i t e k t u r a H a r v a r d ?
}
1 5 . W y j a [n i p o j c i a M e m o r y M a p p e d I / O i I s o l a t e d I / O .
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