Читать онлайн «АРХИТЕКТУРА, ПРОГРАММИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ 32-РАЗРЯДНЫХ RISC-МИКРОПРОЦЕССОРОВ с архитектурой MIPS»

Московский инженерно-физический институт
(государственный университет)

Факультет Автоматики и электроники

Кафедра Микроэлектроники

И. И. Шагурин
"АРХИТЕКТУРА, ПРОГРАММИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
32-РАЗРЯДНЫХ RISC-МИКРОПРОЦЕССОРОВ
с архитектурой MIPS"

Введение
Структура и функционирование микропроцессора 1890ВМ2Т
1. 1. Общая структура микропроцессора
1. 2. Центральный процессор CPU
1. 3. Внутренняя кэш-память команд и данных
1. 4. Сопроцессор управления CP0
1. 5. Организация обращения к памяти
1. 6. Обслуживание исключений
1. 7. Обслуживание запросов прерывания
1. 8. Синхронизация и реализация начального запуска
1. 9. Внешние выводы микропроцессора и организация обмена по системной шине
Структура и функционирование системного контроллера 1890ВГ11Т
2. 1. Состав и функционирование системного контроллера
2. 2. Параллельный порт ввода-вывода данных
2. 3. Таймеры
2. 4. Контроллер прерываний





Введение
Первые RISC-процессоры, разработанные в Стенфордском и Калифорнийском университетах США в начале 80-х годов, выполняли относительно небольшой набор команд - 50-100 вместо 100-300, выполняемых обычными - CISC (Complex Instruction Set Computer - компьютер со сложным набором команд) - процессорами. Именно эта особенность определила название данного класса процессоров - RISC (Reduced Insruction Set Computer - компьютер с сокращенным набором команд). Однако в последующих разработках RISC-процессоров набор команд значительно расширен, включая команды обработки чисел с плавающей точкой. В настоящее время определились следующие характерные особенности RISC-процессоров:
расширенный объем регистровой памяти: от 32 до нескольких сотен регистров общего назначения, входящих в состав микропроцессора;
использование в командах обработки данных только регистровой и непосредственной адресации (обращение к памяти используется в командах загрузки и сохранения содержимого регистров, а также в командах управления программой);
отказ от аппаратной реализации сложных способов адресации;
фиксированный формат команд (обычно два или четыре байта) вместо переменного формата (от 1 до 12 и более байт), характерного для CISC-процессоров;
исключение из набора команд, реализующих редко используемые операции, а также команд, не вписывающихся в принятый формат.
Фиксированный формат команд, отказ от сложных и редко используемых команд и способов адресации существенно упрощает реализацию устройства управления процессора, что позволяет уменьшить размер кристалла RISC-процессоров, снизить их стоимость и повысить тактовую частоту. Введение фиксированного формата команд обеспечивает также более эффективную работу конвейера, уменьшает число тактов простоя и ожидания, что дает значительный рост производительности. Расширенный объем регистровой памяти и преимущественное использование регистровой адресации при обработке данных дополнительно повышают производительность микропроцессоров.
Перечисленные достоинства RISC-процессоров определили значительный интерес к этим изделиям. Данный класс микропроцессоров выпускает большинство ведущих производителей СБИС - Intel, IBM, Hewlett-Packard, Freescale Semiconductor, Hitachi, Phillips, Texas Instruments, Sumsung, Atmel и другие.