АЛУ служит для выполнения арифметич. и логических операций над операндами.
АЛУ является операционным блоком, вы-полняющим микрооперации, поступающие из устройства управления.
Логическое устройство (ЛУ):
Все логические операции выполняются по-разрядно, т.е. каждый бит операнда обраба-тывается независимо от других. Для этого ЛУ содержат наборы несвязанных друг с другом логических элементов.
- Дизъюнкция (ИЛИ, логическое сложение).
Х1
1 Y=X1.X2
Х2
3Eh. 2Ch = 3Eh
.00101100
- Конъюнкция (И, логическое умножение).
X1
& Y=X1,X2
X2
3Eh, 2Ch = 2ch
,00101100
- Инверсия (НЕ, логическое огтрицание).
__
X1 1 X1
__ _______
3Eh = C1h 00111110 = 11000001
- Исключающее ИЛИ (сумма по модулю 2, неравнозначность).
X1
M2 Y=X1ÅX2
X2
__ __ __
Y=X1,X2.X1,X2
3EhÅ2Ch
Å00101100
00010010 _ _
Y=1,0.1,0 = 1.0 = 1
Арифметическое устройство (АУ):
Арифметическое устройство (АУ).
Второй операнд
___
первый преобразова- ПК/ОК
операнд тель кода
+1
сумматор
Результат
Арифметические операции выполняются сумматором дополнительного кода.
Арифметические операции: +, -, *, /.
Сложение:
Знаковые разряды обрабатываются как обычные разряды числа.
65+(-28)=37
зн 64 32 16 8 4 2 1
7 6 5 4 3 2 1 0
+65 0 1 0 0 0 0 0 1 ДК
-28 1 0 0 1 1 1 0 0 ПК
1 1 1 0 0 0 1 1 ОК
+0 0 0 0 0 0 0 1
1 1 1 0 0 1 0 0 ДК
+11100100
1 00100101 ДК
Проверка: зн 64 32 16 8 4 2 1
0 0 1 0 0 1 0 1 ДК=ПК
Вычитание:
Эта операция заменяется на операцию с-ложения уменьшаемого и обратного кода вычитаемого с последующим сложением результата с единицей.
65-(-28)=93
01000001-11100100=01000001+00011011+1=
+00011011
+00000001
01011101 ДК
Проверка: зн 64 32 16 8 4 2 1
0 1 0 1 1 1 0 1 ДК=ПК
Операция умножения выполняется с по-мощью операции сложения и сдвига влево.
Операция деления выполняется с помощью операции вычитания и сдвига вправо.
АЛУ МП содержит регистр сдвига.
57. Регистр флагов. Назначение флагов.
По результату АЛУ формирует признаки результата – флаги, которые сохраняются в регистре флагов.
Структура регистров флагов:
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
OF SF ZF AF PF CF
CF – флаг переноса. CF=1, если операция сложения приводит к переносу из старше- го (знакового) разряда или заему при вы-полнении операции вычитания.
PF – флаг четности. PF=1, если младшие 8 разрядов результата содержат четное коли-чество единиц.
AF – флаг доп. переноса (полупереноса). AF=1, если был перенос (заем) из младшей тетрады в старшую, т.е. из 3 разряда в 4. Используется при обработке 2-10 данных.
ZF – флаг нуля. ZF=1, если все биты ре-зультата = 0.
SF – флаг знака. SF=1, если результат – от-рицательное число, SF=0, если результат – положительное число, либо 0. Флаг SF при-нимает значение знакового разряда числа.
OF – флаг переполнения. OF=1, если при выполнении арифметической операции над числами со знаком происходит пере-полнение разрядной сетки. OF=0, если есть перенос в знаковый разряд и из зна- кового, или нет переноса в знаковый раз- ряд и из знакового.
Пример: зн 64 32 16 8 4 2 1
7 6 5 4 3 2 1 0
+120 0 1 1 1 1 0 0 0
0 1 1 1 1 0 0 0 OF=1 CF=0 PF=1
+ 0 1 1 1 1 0 0 0 AF=1 ZF=0 SF=1
1 1 1 1 0 0 0 0
58.Режимы работы МП. Реальный режим. Защищенный режим.
МП 80286+ способны работать в двух ре-жимах: 1)Режим реальных адресов (реа-льный режим), 2)Режим защищенной па- мяти (защищенный режим).
Реальный режим работы.
МП рассматривается как МП 8086, но более быстродействующий и с расширенным на-бором команд.
*Шина адреса МП 20 бит.
Объем доступной памяти 1 МБ (220).
*Размер сегмента – фиксированный 64 КБ.
*Допускается однозадачная работа.
*В реальный режим работы МП переклю-чается по сигналу “сброс”.
Защищенный режим работы:
При обращении к памяти может исполь-зоваться вся шина адреса МП, т.е. досту- пен весь объем памяти компьютера.
*Размер сегмента – любой (для програм- мы – фиксированный).
*Сегмент может делиться на страницы. Стандартный размер страницы 4 КБ.
*Допускается многозадачная обработка данных.
*Защита памяти с помощью 4-уровневого механизма привилегий. Самый высокий уровень привилегий – нулевой – у ядра ОС (супервизор). Самый низкий – третий – у пользовательских программ.
59.Сегментированная модель памяти.
Если в ОП имеется 2k ячейки, то для адре-сации ячейки нужен k-разрядный адрес.
Уникальный адрес байта памяти называет- ся физическим адресом или абсолютным.
Физический адрес МП выставляет на шину адреса.
При большем объеме памяти большей бу- дет и разрядность физического адреса. Это приводит к увеличению длины команды и программы в целом.
Чтобы исключить зависимость длины ко-манды от объема ОП компьютера, память условно делят на участки, называемые сегментами.
Начальные адреса сегментов могут быть любыми, их назыв. базовыми адресами.
БА – это ФА первой ячейки сегмента.
На размер сегмента накладывается ограни-чение. Ограничение размера сегмента оз-начает, что адрес в сегменте ≥ 0, но ≤ 2m-1 (0≤offset≤2m-1).
Адрес байта в сегменте называется смеще-нием (относительный адрес, исполнитель-ный адрес, эффективный адрес), т.е. адрес ячейки, отсчитанный от начала сегмента.
В команде указыв. относительный адрес и для его хранения достаточно m разрядов.
При этих условиях ФА ячейки памяти рас-считывается по формуле: ФА=БА+offset.
60.Сегментные регистры. Диспетчер памяти.
Диспетчер памяти состоит из блока сегме-нтации и блока страничной адресации. Он осуществляет формирование ФА.
Сегментированная память представляет собой набор сегментов, характеризуемых определенными атрибутами:
- расположение (определяется БА ом)
- размер (определяется режимом работы микропроцессора).
- тип:
- программный сегмент (сегмент кода).
- сегмент данных.
- сегмент стека.
- характеристика защиты.
МП содержит 6 16-разрядных сегментов регистров, которые хранят селекторы сегментов.
По селектору диспетчер памяти формирует БА сегмента.
15 0
CS
DS
ES
SS
GS
FS
сегментный регистр програм-много сегмента
сегментный регистр сегмента данных.
сегментный регистр доп. сег-мента данных.
сегментный регистр сегмента стека.
сегментный регистр доп. сег-мента данных.
сегментный регистр доп. сег-мента данных.
Селектор в CS обеспечивает обращение к текущему программному сегменту.
Селектор в SS обеспечивает обращение к текущему сегменту стека.
Селекторы в DS, ES, GS, и FS обеспечивают обращение к текущим сегментам данных.
При запуске программы управление полу-чает спец. программа ОС – загрузчик, ко-торая определяет свободные сегменты в ОП, обеспечивает копирование проги из внешней памяти в эти сегменты и загружа- ет селекторы в сегментные регистры.
Селектор сегмента данных присваивается глобальной константе @data.
Х1
X1
__
___