Bài giảng: Vi xử lý 80386

Chia sẻ: Mvnc Bgfhf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

0
89
lượt xem
18
download

Bài giảng: Vi xử lý 80386

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sử dụng chủ yếu trong những ứng dụng nhúng,bộ điều khiển thiết bị đầu cuối 80286(286) là vi xử lý đầu tiên của Intel có thể chạy được tất cả các ứng dụng viết cho các VXL trước đó. Có hai chế độ hoạt động là:chế độ thực và chế độ bảo vệ.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng: Vi xử lý 80386

  1. Vi xử lý 80386
  2. Nội dung chính: Lịch sử phát triển họ vi xử lý iX86 Vi xử lý 80386  Cấu trúc khối  Các chế độ vận hành của vi xử lý 80386  Hệ thống vào ra  Quản lý bộ nhớ  Cấu trúc lệnh Công nghệ mới Kết luận Tài liệu tham khảo
  3. I. Lịch sử phát triển họ 80386 VXL 16bit  80186(iAPX 186)sử dụng chủ yếu trong những ứng dụng nhúng,bộ điều khiển thiết bị đầu cuối  80286(286) là vi xử lý đầu tiên của Intel có thể chạy được tất cả các ứng dụng viết cho các VXL trước đó. Có hai chế độ hoạt động là:chế độ thực và chế độ bảo vệ
  4. VXL 32bit :  Intel 386 gồm các họ 386DX,386SX,376LX là một bước nhảy vọt so với các VXL trước đó. Có khả năng xử lý đa nhiệm,có thể chạy nhiều chương trình khác nhau cùng một thời điểm  Intel 486 gồm các phiên bản 486DX,486SX,486SL. Những phiên bản này có bộ nhớ sơ cấp,có thiết kế pipeline.
  5. I.Vi xử lý 80386 1.Cấu trúc khối Đóng vỏ và các chân chức năng:  Các chip 80386 đóng vỏ gốm PGA (ceramic pin grind package) 132 pin với công nghệ CHMOS III.  386SX có cấu trúc bên trong giống như 386DX nhưng chỉ có bit địa chỉ là 24bit và bus dữ liệu là 16bit. 386SX phù hợp với thiết bị nhớ và ngoại vi 8bit và 16bit. 386LX cũng được dùng trong nhiều loại IBM PC/XT
  6. 80386 dùng điện thế Vss,Vcc=5.0V tiêu Vss,Vcc=5 thụ dòng trung bình 550mA-phiên bản tần 550mA- số 25MHZ,500mA-phiên bản tần số 25MHZ,500mA- 25MHZ,600mA-phiên bản 20MHZ… 25MHZ,600mA- 20MHZ… Các chân tín hiệu :  80386 có 20 chân tín hiệu :A31-A3; D31- :A31- D31- D0;BE#-BE0;m/IO#; W/R#;ADS#(address ;BE#-BE0 data strobe);RESET….
  7. Các thanh ghi  Thanh ghi của 80386 đều là thanh ghi 32bit,một số thanh ghi có thể chia thành 16bit hoặc 8bit  Với 32bit địa chỉ không gian địa chỉ của CPU 80386 là 4GB. CPU 80386 có 64K cửa vào/ra 8bit,16bit,32bit  CPU 80386 có thể hoạt động với bộ đồng xử lý toán học
  8. Tập các thanh ghi  Thanh ghi đa dụng và thanh ghi con trỏ: được mở rộng thành thanh ghi 32bit :EAX,EBX, ESP…tuy nhiên vẫn có thể sử dụng thanh ghi 8bit hoặc 16bit  Các thanh ghi đoạn: vẫn giữ nguyên chiều dài 16bit,nhưng có thêm hai thanh ghi đoạn FS và GS, được dùng giống như thanh ghi ES.  Thanh ghi trạng thái SR và thanh ghi đếm chương trình :cũng được nâng lên 32bit
  9. Gồm 16bit thấp như trong 80286 và 16bit cao  Các thanh ghi gỡ rối (DR0-DR7) và kiểm tra (DR0- (TR0- (TR0-TR1)  Thanh ghi quản lý bộ nhớ:thanh ghi GDTR,LDTR,IDTR,TR,có chức năng giống như trong 80286 chỉ khác ở chỗ: địa chỉ cơ sở 32bit và giá trị giới hạn là 20bit  Thanh ghi điều khiển:thanh ghi CR0,CR1,CR2,CR3
  10. 2.Các chế độ vận hành của bộ xử lý 80386 CPU-80386 có thể vận hành theo một trong 3 CPU- chế độ: chế độ thực,chế độ bảo vệ,chế độ ảo  chế độ thực: không gian địa chỉ của 80386 bị giới hạn ở mức 220=1MB giống như không gian địa chỉ của 8086. Thanh ghi cờ cho chế độ này chỉ là 16bit.Khi khởi động,80386 làm việc ở chế độ thực. Mục đích chính của chế độ này là khởi đầu cho 80386 chuẩn bị cho chế độ bảo vệ
  11.  chế độ bảo vệ (còn gọi là chế độ đa nhiệm):cho phép bộ VXL 80386 dùng hết chế độ địa chỉ của nó và cho phép vận hành nó vận hành dưới một hệ điều hành đa nhiệm  chế độ ảo: cho phép thiết lập một kiểu vận hành đa nhiệm dùng trong đó các chương trình dùng trong chế độ thực có thể chạy song song với các tiến trình khác.
  12. Cơ chế phân trang trong 80386  Cơ chế phân trang cho phép bất kỳ một địa chỉ tuyến tính nào(được tạo ra trong chương trình) được đặt trong một trang nhớ vật lý.Một trang nhớ tuyến tính là trang được địa chỉ bằng các giá trị selection và offset trong chế độ thực và chế độ ảo. Một trang nhớ tồn tại trong bộ nhớ vật lý,có dung lượng 4kbyte.  Thư mục trang(page directory): thư mục trang chiếm một vùng nhớ gồm 1024 bảng chuyển đổi trang PTT. Mỗi PTT chuyển đổi một địa chỉ logic thành một địa chỉ vật lý
  13.  Để sử dụng chế độ này phải có một phần mềm đặc biệt như Quaterdeck Office System DESQiew hoặc Microsoft Windows.  Bảng trang(page table):bảng trang chứa 1024 địa chỉ vật lý được truy nhập để chuyển đổi địa chỉ tuyến tính thành địa chỉ vật lý  Cơ chế phân trang cho phép bộ nhớ vật lý được gán cho bất kỳ địa chỉ tuyến tính nào
  14. 3. Hệ thống vào ra Hệ thống vào ra (I/O system) của 80386 dựa trên nguyên tắc chung đã dùng chung cho các loại 8086/8088,có 64KB khác 8086/8088,có 64KB nhau của không gian vào/ra. Địa chỉ cổng vào ra xuất hiện trên bus địa chỉ A15-A2 A15- với các tín hiệu BE3#-BE0# để chọn một BE3 BE0 byte,một từ,từ kép của dữ liệu vào ra Điểm khác: 80386 sử dụng hệ thống vào ra 32bit và chia thành 4 băng. 32bit
  15. Các vùng vào/ra được đánh số từ 0000h- 0000h- FFFFh. Bộ đồng xử lý toán học 80387 sử dụng vùng vào/ra 800000F8h-800000FFh 800000F8h- để kết nối giữa 80387 và 80386
  16. 4.quản lý bộ nhớ Không gian nhớ:bộ nhớ vật lý của 80386DX tối đa là 4GB. Không gian địa chỉ ảo có thể đến 64TB và sắp xếp thành các không gian nhớ vật lý dung lượng 4GB nhờ MMU.MMU bên trong 80386 tương tự như MMU bên trong 80286,nhưng ngoài đơn vị phân đoạn(segmentation unit)của 80386 có thêm đơn vị phân trang(paging unit)
  17. Với độ rộng dữ liệu 32bit,có thể tổ chức truy nhập trực tiếp bộ nhớ theo từng byte,từ và từ kép trong một chu trình nhớ,trong khi đó 8088 phải cần tới 4 chu trình nhớ và 80286 cần tới 2 chu trình nhớ. Các byte trong hệ thống máy tính 80386 được đánh địa chỉ bằng 8 chữ số hệ 16(hex) từ 00000000h-FFFFFFFFh 00000000h-
  18. Phương pháp kỹ thuật kết nối các bộ nhớ tốc độ thấp với 80386.  kỹ thuật nhớ xem kẽ: nhằm mục đích kéo dài thời gian truy cập bộ nhớ mà không cần phải đưa vào các trạng thái chờ đợi trong chu kỳ bus. bộ nhớ xen kẽ chia thành hai phần một phần có các địa chỉ 32bit 0000000h-000003h,000008h-00000Bh...phần còn lại 0000000h-000003h,000008h- có các địa chỉ 000004h-000007h,00000Ch-00000Fh... 000004h-000007h,00000Ch- trong khi vi xử lý truy cập tới vùng nhớ 000000h- 000000h- 000007h,thì logic điều khiển xen kẽ (interleave logic) tạo ra tín hiệu định thời (address strobe) địa chỉ (ADS#) cho vùng nhớ 000004h-000007h. 000004h-
  19.  Quá trình này liên tục do vi xử lý đưa ra các địa chỉ các vùng nhớ liên tiếp nhau. Thời gian truy nhập bộ Thời nhớ nhờ kỹ thuật xen kẽ tăng từ 78ns đến 145.5ns với nhịp đồng hồ hệ thống là 16MHz.  Kỹ thuật đường ống: kỹ thuật đường ống trong 80386 ống: cho phép bộ nhớ có thêm một chu kỳ nhịp phụ để truy cập dữ liệu . nhịp phụ mở rộng thời gian truy cập từ 50ns cho đên 81ns của 80386 16 MHz. Kỹ thuật đường ống là một đặc điểm nhằm giảm thời gian truy cập bộ nhớ cần thiết áp dụng cho các hệ thống tốc độ chậm
Đồng bộ tài khoản