L205 - Računarstvo i informatika - Procesori - Aleksandar Mateović - Nataša Stojković

ProcesoriProcesori

Ime: Aleksandar MateoviIme: Aleksandar Mateovićć ŠŠkola: Aleksinakola: Aleksinaččka gimnazijaka gimnazija Predmet: RaPredmet: Raččunarstvunarstvoo I I

informatikainformatika Profesor: NataProfesor: Natašša Stojkovia Stojkovićć

6.0 Mikroprocesori6.0 Mikroprocesori

Istorija razvoja procesora jeIstorija razvoja procesora je,, iako iako veoma mladaveoma mlada, puna okrutnog , puna okrutnog nadmetanja i napredne tehnologije.nadmetanja i napredne tehnologije. Prvi procesori su nastali početkom Prvi procesori su nastali početkom sedamdesetih godina i radili su na sedamdesetih godina i radili su na 0.4MHz,0.4MHz, pa sve do današnjih pa sve do današnjih procesora procesora sa radnim taktom od sa radnim taktom od preko preko 33GHz. Kakav napredak se može GHz. Kakav napredak se može odigrati za 30-tak godina!odigrati za 30-tak godina!

6.1 Razvoj i napredak Intel 6.1 Razvoj i napredak Intel mikroprocesoramikroprocesora

U doba kada je projektovao svoj prvi PC, IBM je na U doba kada je projektovao svoj prvi PC, IBM je na raspolaganju imao dva proiraspolaganju imao dva proizvodjača mikroprocesora: zvodjača mikroprocesora: Intel i Motorolu. Iako su IBM-ovi inženjeri priželjkivali Intel i Motorolu. Iako su IBM-ovi inženjeri priželjkivali Motorolin mikroprocesor, koji je po svim Motorolin mikroprocesor, koji je po svim karakteristikama bio bolji, odluka je pala na Intel.karakteristikama bio bolji, odluka je pala na Intel.

Prevagnule su druge stvari:Prevagnule su druge stvari:- Intel-ov procesor je bio jeftinijiIntel-ov procesor je bio jeftiniji- Bio je kompatibilan sa svim ranijim Intel procesorima, Bio je kompatibilan sa svim ranijim Intel procesorima,

a kompatibilnost se garantovala i sa budućim a kompatibilnost se garantovala i sa budućim generacijama procesorageneracijama procesora

- IBM je dobio prava na proizvodnju usvojenog IBM je dobio prava na proizvodnju usvojenog procesoraprocesora

- Za Intel-ov procesor je postojao gotov operativni Za Intel-ov procesor je postojao gotov operativni sistem ,firme sistem ,firme Digital ResearchDigital Research , CP/M koji je tada bio , CP/M koji je tada bio industrijski standard za mikroračunare.industrijski standard za mikroračunare.

Intel 4004Intel 4004

Prvi Intelov procesor nastao je u novembru Prvi Intelov procesor nastao je u novembru 1971. godine. Nosio je oznaku 4004 i imao 1971. godine. Nosio je oznaku 4004 i imao je za to vreme veoma dobre karakteristike je za to vreme veoma dobre karakteristike upakovane u samo jednom čipu: upakovane u samo jednom čipu:

- radni takt od 0.4 do 0.8MHz - radni takt od 0.4 do 0.8MHz - maksimum od 640 bajta eksterne memorije- maksimum od 640 bajta eksterne memorije- četvorobitnu magistralu podataka. - četvorobitnu magistralu podataka. Za njegovu proizvodnju se koristila tada Za njegovu proizvodnju se koristila tada

dostupna 10dostupna 10µµm tehnologija koja mu je m tehnologija koja mu je omogućavala da sadrži 2300 tranzistora.omogućavala da sadrži 2300 tranzistora.


U aprilu 1972. godine Intel na tržište izbacuje U aprilu 1972. godine Intel na tržište izbacuje novu generaciju procesora sa oznakom 8008. Kao novu generaciju procesora sa oznakom 8008. Kao najveća mane njegovog prethodnika uočene su najveća mane njegovog prethodnika uočene su uzana četvorobitna magistrala i mala količina uzana četvorobitna magistrala i mala količina memorije sa kojom je ovaj procesor mogao da memorije sa kojom je ovaj procesor mogao da radi. radi.

Zbog toga su se glavna poboljšanja odvijala Zbog toga su se glavna poboljšanja odvijala upravo u ovom pravcu tako da je novi procesor je upravo u ovom pravcu tako da je novi procesor je imao osmobitnu magistralu podataka i maksimum imao osmobitnu magistralu podataka i maksimum od 16KB eksterne memorije. Radni takt procesora od 16KB eksterne memorije. Radni takt procesora se nije promenio i iznosio je od 0.5MHz do 0.8MHz. se nije promenio i iznosio je od 0.5MHz do 0.8MHz. Zbog proširenja magistrale (kapaciteta ALU-a) Zbog proširenja magistrale (kapaciteta ALU-a) ovaj procesor se sastojao od 3500 tranzistora ovaj procesor se sastojao od 3500 tranzistora integrisanih na jednom silicijumskom čipu.integrisanih na jednom silicijumskom čipu.


8080 je postao mozak prvog 8080 je postao mozak prvog komercijalno komercijalno raspoloživog raspoloživog računara – Altair (navodno računara – Altair (navodno tako nazvanog jer je bio namenjen za tako nazvanog jer je bio namenjen za potrebe snimanja potrebe snimanja Zvezdanih StazaZvezdanih Staza). U ). U toku nekoliko meseci prodato ih je na toku nekoliko meseci prodato ih je na hiljadehiljade i veoma brzo je dospeo na prvo i veoma brzo je dospeo na prvo mesto na top listi prema prodajimesto na top listi prema prodaji. Ima. Imaoo jeje takt od 2MHz i takt od 2MHz i mogao je da podrži do mogao je da podrži do 64KB memorije. 64KB memorije. Sadržao je 4.500 Sadržao je 4.500 tranzistora, i imao 10 puta bolje tranzistora, i imao 10 puta bolje performanse od svog prethodnika 8008. performanse od svog prethodnika 8008.

Izgled silicijumske pločice Izgled silicijumske pločice procesora Intel 8080procesora Intel 8080


Sredinom 1978. godine Intel proizvodi svoj prvi Sredinom 1978. godine Intel proizvodi svoj prvi 16-to bitni procesor. 16-to bitni procesor. Bio jeBio je to Intel 8086, to Intel 8086, procesor koji je IBM ugradio u svoj prvi procesor koji je IBM ugradio u svoj prvi personalni računar (PC/XT).personalni računar (PC/XT).

Čip je sadržao 29.000 tranzistora i 20 adresnih Čip je sadržao 29.000 tranzistora i 20 adresnih linija koje su mu omogućavale da se obraća linija koje su mu omogućavale da se obraća RAM–u od 1MB. Interesantno je da tadašnji RAM–u od 1MB. Interesantno je da tadašnji programeri nikada nisu posumljali da će programeri nikada nisu posumljali da će nekome zatrebati više od 1MB RAM-a! Ovi čipovi nekome zatrebati više od 1MB RAM-a! Ovi čipovi su bili dostupni u verzijama od su bili dostupni u verzijama od 2, 2, 5, 8 i 10 MHz.5, 8 i 10 MHz. Takođe je imao 10 puta bolje performanse od Takođe je imao 10 puta bolje performanse od svog prethodnika. svog prethodnika. Izrađivao se u 3Izrađivao se u 3µµm-skoj m-skoj tehnologiji koja je za to vreme bila veoma tehnologiji koja je za to vreme bila veoma napredna.napredna.



Intel 80Intel 80186186 se pojavio1982 godine. se pojavio1982 godine. BBioio je veoma popularan je veoma popularan čip. čip. Proizvodio se u verzijama od 10 i Proizvodio se u verzijama od 10 i 12MHz.12MHz. Sa svojim visokim stepenom Sa svojim visokim stepenom integracije sadržao je sistemski integracije sadržao je sistemski kontroler, DMA i kontroler prekida. kontroler, DMA i kontroler prekida. Uprkos ovome, on se nikada nije Uprkos ovome, on se nikada nije našao ni u jednom personalnom našao ni u jednom personalnom računaru. računaru.


Intel 80Intel 80286 je286 je svetlost dana ugledao 1982. godine svetlost dana ugledao 1982. godine kao i njegov prethodnik. Bio je tokao i njegov prethodnik. Bio je to 16 bit-ni 16 bit-ni procesor od 134.000 tranzistora, sposoban da procesor od 134.000 tranzistora, sposoban da adresira do 16MB RAM-a. On je bio prvi “pravi” adresira do 16MB RAM-a. On je bio prvi “pravi” procesor. Uveo je koncept zaštićenog moda procesor. Uveo je koncept zaštićenog moda (protected mode) (protected mode) kojikoji predstavlja mogućnost da predstavlja mogućnost da više progama istovremeno rade nezavisno jedan više progama istovremeno rade nezavisno jedan od drugog (multitasking). Ovu mogućnost su od drugog (multitasking). Ovu mogućnost su kasnije koristili operativni sistemi kao što je kasnije koristili operativni sistemi kao što je Windows. Procesor 286 Windows. Procesor 286 sese koristio koristio uu IBM IBM-ovim -ovim Advanced TehnologyAdvanced Tehnology personalnim računarima personalnim računarima ((PC/ATPC/AT)). Radili su na . Radili su na 66, 10 i 12 MHz, a kasnija , 10 i 12 MHz, a kasnija izdanja su radila i na 20MHz. Iako ih danas izdanja su radila i na 20MHz. Iako ih danas smatramo držačima papira, u to vreme su bili smatramo držačima papira, u to vreme su bili revolucionarni. U toku 6 godina svog pravljenja revolucionarni. U toku 6 godina svog pravljenja instalirani su u 15 miliona personalnih instalirani su u 15 miliona personalnih računararačunara!!


Intel 386Intel 386

Prvi procesori pod oznakom Intel 386 su se pojavili Prvi procesori pod oznakom Intel 386 su se pojavili krajem 1985. godine. krajem 1985. godine. 386 predstavlja veliki napredak 386 predstavlja veliki napredak tehnologije u Intelu. tehnologije u Intelu. To je prviTo je prvi 32 bitni procesor što 32 bitni procesor što automatski znači da je protok podataka barem duplo automatski znači da je protok podataka barem duplo veći veći nego kod 286. Sadržnego kod 286. Sadržao jeao je 275.000 tranzistora i 275.000 tranzistora i dolazidolazio jeo je u verzijama od 16, 20, 25, i 33 MHz u verzijama od 16, 20, 25, i 33 MHz koja se koja se pojavila tek 1989. godine. pojavila tek 1989. godine. MoMogao jegao je da adresira 4GB da adresira 4GB RAM-aRAM-a što ostaje standard za sve Intelove procesore što ostaje standard za sve Intelove procesore do današnjih danado današnjih dana. .

TakoTakođđe je bio prvi čip koji je koristio e je bio prvi čip koji je koristio pipelinepipeline, koji , koji dozvoljava procesoru da počne sa izvršenjem sledeće dozvoljava procesoru da počne sa izvršenjem sledeće instrukcije pre nego što je prethodna završena. Svi instrukcije pre nego što je prethodna završena. Svi čipovi u ovoj familiji su bili pin po pin kompatibilni, i bili čipovi u ovoj familiji su bili pin po pin kompatibilni, i bili su kompatibilni sa 286 što znači da korisnici nisu su kompatibilni sa 286 što znači da korisnici nisu morali da nabave novi softver da bi ga koristili.Ovaj čip morali da nabave novi softver da bi ga koristili.Ovaj čip je pre svega bio veliki korak za razvoj čipova. Izbacio je pre svega bio veliki korak za razvoj čipova. Izbacio je standard koji su mnogi čipovi kasnije pratili.je standard koji su mnogi čipovi kasnije pratili.

Izgled silicijumske pločice i Izgled silicijumske pločice i kućišta procesora Intel 386kućišta procesora Intel 386

Intel 486Intel 486

To je 32 bitni procesor koji sadrži 1.2 miliona To je 32 bitni procesor koji sadrži 1.2 miliona tranzistora. tranzistora. Startovao je početkom 1989. godine sa Startovao je početkom 1989. godine sa verzijom na 25MHz, a razvoj je završio 1994 sa verzijom na 25MHz, a razvoj je završio 1994 sa verzijom na 100MHzverzijom na 100MHz.. Iako su njegove prve verzije Iako su njegove prve verzije radile na istom taktu kao i napredni 386 procesori, radile na istom taktu kao i napredni 386 procesori, 486 je zbog poboljšane arhitekture bio duplo brži.486 je zbog poboljšane arhitekture bio duplo brži. Osim povećanja brzine ponudio je i druga Osim povećanja brzine ponudio je i druga poboljšanja. Imao je integrisanpoboljšanja. Imao je integrisanuu keš keš memoriju memoriju od od 8KB u koj8KB u kojuu se korišćenjem pajplajna stavljala se korišćenjem pajplajna stavljala sledeća instrukcija ili niz podataka. Kada procesoru sledeća instrukcija ili niz podataka. Kada procesoru zatreba taj podatak on ga uzima iz keša, umesto da zatreba taj podatak on ga uzima iz keša, umesto da pristupa spoljašnjoj memoriji.pristupa spoljašnjoj memoriji. Kako je keš memorija Kako je keš memorija dosta brža, ovo je bio veliki pomak u brzini obrade dosta brža, ovo je bio veliki pomak u brzini obrade podataka.podataka. Takodje 486 je postojao u verzijama od Takodje 486 je postojao u verzijama od 3V i 5V, dozvoljavajući korišćenje i desktopu i 3V i 5V, dozvoljavajući korišćenje i desktopu i laptopu.laptopu.

Izgled silicijumske pločice i Izgled silicijumske pločice i kućišta procesora Intel 486kućišta procesora Intel 486

Pentium (I)Pentium (I)

Prvi pentium procesori se pojavljuju u martu 1993. Prvi pentium procesori se pojavljuju u martu 1993. godinegodine. . Kako je bKako je bilo određenih pravnih problema koji su ilo određenih pravnih problema koji su sprečavali da novi procesor nosi ime 586sprečavali da novi procesor nosi ime 586, Int, Intel el ga je ga je nazvao Pentium. nazvao Pentium. Prvi PentiPrvi Pentium radio je na 60MHz. um radio je na 60MHz. Sadržao je 3.21 miliona tranzistora i imao 32 bitnSadržao je 3.21 miliona tranzistora i imao 32 bitnu u internu (unutrašnju) magistraluinternu (unutrašnju) magistralu. . Međutim za Međutim za komunikaciju sa spoljašnjim svetom ovaj procesor koristikomunikaciju sa spoljašnjim svetom ovaj procesor koristi 6464-o-o bitni spoljašnji bitni spoljašnji data bdata buuss, , koji je mogao da radi koji je mogao da radi skoro skoro duplo brze od duplo brze od onog na onog na 486486 procesoru procesoru..

PentiumPentium I I familija uključuje 60, 66, 75, 90, 100, 120, familija uključuje 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166133, 150, 166,, 200 200 i 233 i 233 MHz brzinu clock-a. Pentium je MHz brzinu clock-a. Pentium je kompatabilan sa svim starijim operativnim sistemima kompatabilan sa svim starijim operativnim sistemima uključujući DOS, Windows 3.1, Unix i OS/2. Njegov dizajn uključujući DOS, Windows 3.1, Unix i OS/2. Njegov dizajn je omogućavao izvršavanje dve instrukcije za jedan je omogućavao izvršavanje dve instrukcije za jedan ciklus clock-a. Dva nezavisna 8Kciklus clock-a. Dva nezavisna 8KBB keša ( keša (codecode i i datadata keš) i keš) i pipeline floating point unitpipeline floating point unit su povećali njegove su povećali njegove performanse iznad svih x86 čipova.performanse iznad svih x86 čipova.

Prvi Pentium je radio na 5V. Počev od serije na Prvi Pentium je radio na 5V. Počev od serije na 100MHz, radni napon je snižen na 3.3V. 100MHz, radni napon je snižen na 3.3V. Takođe počev od verzije od 75MHz, čip je Takođe počev od verzije od 75MHz, čip je podržavao podržavao Symemtric Dual ProcessingSymemtric Dual Processing što što znači da su 2 Pentium čipa mogla da rade znači da su 2 Pentium čipa mogla da rade zajedno u jednom sistemu. zajedno u jednom sistemu.

Pentium se dugo zadžao na tržištu. Izašao je u Pentium se dugo zadžao na tržištu. Izašao je u jako mnogo različitih varijanti, od kojih su jako mnogo različitih varijanti, od kojih su najpoznatiji Pentium Pro (1995 – 1999) i najpoznatiji Pentium Pro (1995 – 1999) i Pentium MMX Pentium MMX (MultiMedia eXtension)(MultiMedia eXtension)(1997). (1997).

Za izradu Pentium I čipova korišćena je 0.8Za izradu Pentium I čipova korišćena je 0.8µµm m i 0.35i 0.35µµm-ska tehnologija. m-ska tehnologija.

Izgled silicijumske pločice i Izgled silicijumske pločice i kućišta procesora Intel kućišta procesora Intel

PentiumPentium

Pentium IIPentium II

Izlaskom Pentiuma II Izlaskom Pentiuma II 1998. godine, 1998. godine, Intel je Intel je napravio neke bitne promene na procesorskoj napravio neke bitne promene na procesorskoj sceni. Intel je imao Pentium MMX i Pentium Pro na sceni. Intel je imao Pentium MMX i Pentium Pro na tržistu, i hteo da njihove najbolje osobine smesti u tržistu, i hteo da njihove najbolje osobine smesti u jedan čip. Mejedan čip. Međđutim kao i u stvarnom životu, dete utim kao i u stvarnom životu, dete ne pokupi uvek sve najbolje osobine svojih ne pokupi uvek sve najbolje osobine svojih roditelja. roditelja.

Pentium II je optimizovan za 32 bitne aplikacije. Pentium II je optimizovan za 32 bitne aplikacije. Takođe je sadržao MMX-ov set instrukcija, koje su Takođe je sadržao MMX-ov set instrukcija, koje su već do tada postale standard. Čip je koristio već do tada postale standard. Čip je koristio tehnologiju dinamičkog izvršavanja Pentiuma Pro, tehnologiju dinamičkog izvršavanja Pentiuma Pro, omogućavajući procesoru da predvidi naredne omogućavajući procesoru da predvidi naredne instrukcijeinstrukcije i na taj način poveća i na taj način poveća brzinu rad brzinu radaa.. On On zapravo analizira redosled instrukcija u programu i zapravo analizira redosled instrukcija u programu i reorganizuje ih u cilju njihovog bržeg izvršreorganizuje ih u cilju njihovog bržeg izvršavanavanja. ja.

Pentium II imao je Pentium II imao je od od 7.57.5 do 27.4 miliona do 27.4 miliona tranzistora tranzistora i pravio se u serijama od 233i pravio se u serijama od 233 do do 450450MHz.. Imao je 32 KB L1 keša (po 16KB za MHz.. Imao je 32 KB L1 keša (po 16KB za podatke i instrukcije), i do 512KB L2 keša. L2 kepodatke i instrukcije), i do 512KB L2 keša. L2 kešš radi duplo sporije od procesoraradi duplo sporije od procesora, p, pa ipak, sama a ipak, sama činjenica da L2 keš nije na maticnoj ploči nego činjenica da L2 keš nije na maticnoj ploči nego bližebliže čipu povećava performanse. čipu povećava performanse.

Jedna od najuočljivijih promena na čipu je njegovo Jedna od najuočljivijih promena na čipu je njegovo kućište. Tip kućišta Pentiuma 2 je nazvan kućište. Tip kućišta Pentiuma 2 je nazvan Single Single Edge ContactEdge Contact (SEC). (SEC). ČČip i L2 keš se zapravo ip i L2 keš se zapravo nalaze na pločici koja se kači na matinalaze na pločici koja se kači na matiččnu ploču nu ploču preko slota. Cela pločica je okružena plastičnim preko slota. Cela pločica je okružena plastičnim kućištemkućištem. Sa ovim čipom PC korisnici su mogli da . Sa ovim čipom PC korisnici su mogli da snime, obrađuju i dele digitalne fotografije sa snime, obrađuju i dele digitalne fotografije sa prijateljima, obrađuju i dodaju tekst i muzikuprijateljima, obrađuju i dodaju tekst i muziku i da i da ga koriste za puštanje komprimovanih filmova u ga koriste za puštanje komprimovanih filmova u DivX formatu.DivX formatu.


Pentium IIPentium II

Pentium IIIPentium III FFebruara 1999. Intel je izbacio Pentium III koji je radio na ebruara 1999. Intel je izbacio Pentium III koji je radio na

450MHz. 450MHz. U Pentium III procesorima se uvodiU Pentium III procesorima se uvodi SEE set instrukcija SEE set instrukcija koji je zapravo prosirenje MMX-a, i koje su poboljšale koji je zapravo prosirenje MMX-a, i koje su poboljšale procesiranje 3D animacija. SEE je u odnosu na MMX sadržao 70 procesiranje 3D animacija. SEE je u odnosu na MMX sadržao 70 novih instrukcijanovih instrukcija..

Medjutim čip je doživeo kontraverzu kada je Intel odlučio da na Medjutim čip je doživeo kontraverzu kada je Intel odlučio da na svaki čip ugradi serijski broj čipa (svaki čip ugradi serijski broj čipa (processor serial numberprocessor serial number – –PSN). PSN je dizajniran da može da se pročita preko mreže, pa PSN). PSN je dizajniran da može da se pročita preko mreže, pa čak i preko interneta! Ideja Intela je bila da poveća sigurnost čak i preko interneta! Ideja Intela je bila da poveća sigurnost kod kod onlineonline transakcija. Medjutim korisnici su to videli kao transakcija. Medjutim korisnici su to videli kao napad na njihovu privatnost, pa je napokon Intel omogućio da napad na njihovu privatnost, pa je napokon Intel omogućio da se PSN isključi u BIOS-u. se PSN isključi u BIOS-u.

Aprila 2000. Intel je izbacio Pentium III Coppermine. Dok je Aprila 2000. Intel je izbacio Pentium III Coppermine. Dok je prva prva verzija Pentium III procesoraverzija Pentium III procesora imao 512KB L2 keša, Coppermine imao 512KB L2 keša, Coppermine je imao samo upola toliko. Medjutim, njegov keš se nalazio je imao samo upola toliko. Medjutim, njegov keš se nalazio direktno na CPU jezgru umesto na posebnoj kartici, tako da su direktno na CPU jezgru umesto na posebnoj kartici, tako da su performanse zapravo bile poboljšane.performanse zapravo bile poboljšane.

Pentium III procesori su se proizvodili za rad na frekfencijama Pentium III procesori su se proizvodili za rad na frekfencijama od 450 MHz do 1GHz. Koristili su 0.18od 450 MHz do 1GHz. Koristili su 0.18µµm-sku tehnologiju koja m-sku tehnologiju koja im je omogućavala da imaju do 55miliona tranzistora.im je omogućavala da imaju do 55miliona tranzistora.


Pentium IIIPentium III

Pentium IVPentium IV

Prvi Pentium IV procesori su se pojavili u junu Prvi Pentium IV procesori su se pojavili u junu 2002. godine. On 2002. godine. On je istinski nosilac nove CPU je istinski nosilac nove CPU arhitekture i predstavnik je nove tehnologije koju arhitekture i predstavnik je nove tehnologije koju ćemo vićemo viđđati sledećih nekoliko godina. Nova ati sledećih nekoliko godina. Nova NetBurst arhitektura je dizajnirana tako da u NetBurst arhitektura je dizajnirana tako da u budućnosti omogući povecanje brzine.budućnosti omogući povecanje brzine.

Prema Intelu, NetBurst se sastoji od četiri nove Prema Intelu, NetBurst se sastoji od četiri nove tehnologije: tehnologije: Hyper Pipelined TechnologyHyper Pipelined Technology, , Rapid Rapid Execution EngineExecution Engine, , Execution Trace CacheExecution Trace Cache i i 400MHz sistemskog busa.400MHz sistemskog busa.

Hyper Pipelined TechnologyHyper Pipelined Technology - Postoji nekoliko - Postoji nekoliko načina da se poveća brzina procesora. načina da se poveća brzina procesora. Ovde je Ovde je iideja bila da se poveća širina pajplajna, tako da deja bila da se poveća širina pajplajna, tako da može da primi više instrukcijamože da primi više instrukcija istovremeno istovremeno..

Rapid Execution EngineRapid Execution Engine - Pentium IV sadrži dve - Pentium IV sadrži dve aritmetičko logičke jedinice koje rade duplo brže aritmetičko logičke jedinice koje rade duplo brže od procesora. Iako ovo zvuči kao od procesora. Iako ovo zvuči kao genijalna idejagenijalna ideja, , treba imati na umu da treba imati na umu da je ovo bila nužna je ovo bila nužna promenapromena zbog zbog povećanja širine pajplajnapovećanja širine pajplajna..

Execution Trace CacheExecution Trace Cache - Intel je takođe morao - Intel je takođe morao da uradi izvesne prepravke na kešu da bi mogao da uradi izvesne prepravke na kešu da bi mogao da zadrži ovakvu arhitekturu pajplajnda zadrži ovakvu arhitekturu pajplajna.a.

Pentium IV procesori se proizvode u brojnim Pentium IV procesori se proizvode u brojnim varijantama u opsegu frekfencija od 1GHz, pa do varijantama u opsegu frekfencija od 1GHz, pa do najnovijih komercijalno raspoloživih procesora najnovijih komercijalno raspoloživih procesora na 3.6GHz.na 3.6GHz.

Za izradu ovih čipova se koristi i najnaprednija Za izradu ovih čipova se koristi i najnaprednija 0.090.09µµm-ska tehnologija koja najboljem Pentium m-ska tehnologija koja najboljem Pentium IV procesoru omogućava gustinu pakovanja od IV procesoru omogućava gustinu pakovanja od čak 125 miliona tranzistora.čak 125 miliona tranzistora.


Pentium IVPentium IV

Ostali proizvođači Ostali proizvođači procesora za PC računareprocesora za PC računare

Uspešnost i velika primena 80x86 mikroprocesora Uspešnost i velika primena 80x86 mikroprocesora dovela je do toga da su i druge firme počele da dovela je do toga da su i druge firme počele da konstruišu mikroprocesore delimično ili u potpunosti konstruišu mikroprocesore delimično ili u potpunosti kompatibilne sa mikroprocesorima familije 80x86. kompatibilne sa mikroprocesorima familije 80x86. Među takve firme spadaju AMD, Cyrix, Siemens i Među takve firme spadaju AMD, Cyrix, Siemens i Texas Instruments. One su u prvom periodu Texas Instruments. One su u prvom periodu kopirale konstrukciju Intelovih procesora da bi kopirale konstrukciju Intelovih procesora da bi poslednjih godina počeli da izbacuju procesore sa poslednjih godina počeli da izbacuju procesore sa sopstvenim rešenjima. Neki od tih procesora (npr. sopstvenim rešenjima. Neki od tih procesora (npr. AMD Athlon) su u vreme objavljivanja po svojim AMD Athlon) su u vreme objavljivanja po svojim karakteristikama nadmašivali odgovarajući procesor karakteristikama nadmašivali odgovarajući procesor firme Intel. Međutim intel i dalje drži vrh u firme Intel. Međutim intel i dalje drži vrh u proizvodnji procesora koji se koriste u PC proizvodnji procesora koji se koriste u PC računarima.računarima.

6.6.22 Arhitektura Intel Arhitektura Intel mikroprocesoramikroprocesora

Za osnovu Za osnovu proučavanja proučavanja uuzimamo zimamo Intel-ov mikroprocesor 8086. Intel-ov mikroprocesor 8086.

Sve kasnije generacije Intel-ovih Sve kasnije generacije Intel-ovih mikroprocesora, sve do današnjih mikroprocesora, sve do današnjih pentium-a 4, su zadržali pentium-a 4, su zadržali kompatibilnost i sličnu strukturu kompatibilnost i sličnu strukturu jezgra kao i Intel 8086.jezgra kao i Intel 8086.

Pin-out mikroprocesora 8086Pin-out mikroprocesora 8086

GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGND

VCCAD15A16A17A18A19BHE

MN/MXRD

HOLDHLDA

WRM/IODT/RDENALEINTATEST

READYRESET

CPU8086

4039383736353433323130292827262524232221

123456789

1011121314151617181920

GND - negativan kraj napajanja procesoraGND - negativan kraj napajanja procesora

VCC - pozitivan kraj napajanja procesora (+5V)VCC - pozitivan kraj napajanja procesora (+5V)

AD0AD0÷÷AD15 - multipleksirane magistrale podataka i adresaAD15 - multipleksirane magistrale podataka i adresa

A16A16÷÷A19 - dodatnih 4 linije za adresnu magistarluA19 - dodatnih 4 linije za adresnu magistarlu

NMI (Not Masked Interrupt) - ulaz na koji se dovode NMI (Not Masked Interrupt) - ulaz na koji se dovode nemaskirani prekidinemaskirani prekidi

INTR (Interrupt) - ulaz na koji se dovodi informacija o INTR (Interrupt) - ulaz na koji se dovodi informacija o pristiglom spoljašnjem prekidupristiglom spoljašnjem prekidu

INTA (Interrupt Acknowledge) - izlaz kojim procesor INTA (Interrupt Acknowledge) - izlaz kojim procesor signalizira kontroleru prekida da je spreman da prihvati signalizira kontroleru prekida da je spreman da prihvati zahtev za prekidzahtev za prekid

CLK (Clock) - ulaz za takt na kom radi procesor (2-10MHz)CLK (Clock) - ulaz za takt na kom radi procesor (2-10MHz)

BHE (Bus High Enable) - izlaz kojim procesor signalizira da je BHE (Bus High Enable) - izlaz kojim procesor signalizira da je u šesnestobitnom modu radau šesnestobitnom modu rada

MN/MX (MiNimal/MaXimal) - ulaz na osnovu kog procesor MN/MX (MiNimal/MaXimal) - ulaz na osnovu kog procesor zna da li se nalazi u minimalnom ili maksimalnom modu zna da li se nalazi u minimalnom ili maksimalnom modu rada, odnosno da li je jedini procesor u sistemu ili nerada, odnosno da li je jedini procesor u sistemu ili ne

RD (Read) - signal kojim procesor zahteva podatak iz RD (Read) - signal kojim procesor zahteva podatak iz adresirane memorijske lokacije ili adresirane periferijeadresirane memorijske lokacije ili adresirane periferije

WR (Write) - signal kojim procesor upisuje podatak u WR (Write) - signal kojim procesor upisuje podatak u adresiranu memorijsku lokaciju ili u adresiranu periferijuadresiranu memorijsku lokaciju ili u adresiranu periferiju

HOLD - signal kojim DMA kontroler traži od procesora da mu HOLD - signal kojim DMA kontroler traži od procesora da mu prepusti magistralu prepusti magistralu

HLDA (Hold Acknowledge) - signal kojim procesor signalizira HLDA (Hold Acknowledge) - signal kojim procesor signalizira DMA kontroleru da mu je prepustio magistralu DMA kontroleru da mu je prepustio magistralu

M/IO - Signal kojim procesor ostatku sistema govori da li je M/IO - Signal kojim procesor ostatku sistema govori da li je adresa, koju je postavio na adresnu magistralu, adresa adresa, koju je postavio na adresnu magistralu, adresa memorije ili adresa periferijememorije ili adresa periferije

ALE (Address Latch Enable) - signal kojim procesor ALE (Address Latch Enable) - signal kojim procesor signalizira da je na multiplekciranu magistralu postavio signalizira da je na multiplekciranu magistralu postavio adresuadresu

DEN (Data Enable) - signal kojim procesor signalizira da je DEN (Data Enable) - signal kojim procesor signalizira da je na multiplekciranu magistralu postavio podatakna multiplekciranu magistralu postavio podatak

READY - ulazni signal kojim memorija saopštava procesoru READY - ulazni signal kojim memorija saopštava procesoru da je spremna za novi ciklus (čitanje ili upis podatka)da je spremna za novi ciklus (čitanje ili upis podatka)

RESET - ulazni pin kojim se resetuje prcesorRESET - ulazni pin kojim se resetuje prcesorTEST – ulazni pin kojim se procesoru kaže da je sistem u TEST – ulazni pin kojim se procesoru kaže da je sistem u

test modu i da instrukcije izvršava jednu po jednu (step test modu i da instrukcije izvršava jednu po jednu (step mod)mod)

Osnovne karakteristike Osnovne karakteristike mikromikroprocesora 8086procesora 8086

Širina magistrale za podatke: 16bitaŠirina magistrale za podatke: 16bita.. Širina adresne magistrale: 20bita Širina adresne magistrale: 20bita

(moguće je adresirati 2(moguće je adresirati 22020B=1MB)B=1MB).. Magistrala podataka i adresna magistrala Magistrala podataka i adresna magistrala

su multipleksirane, odnosno koriste iste su multipleksirane, odnosno koriste iste pinove na mikroprocesorupinove na mikroprocesoru..

Dve linije za spoljasnje prekideDve linije za spoljasnje prekide.. Odvojeni IOdvojeni I//O (ulazno/izlazni) prostor O (ulazno/izlazni) prostor

veličine 64K za adresiranje perifernih veličine 64K za adresiranje perifernih jedinicajedinica..

Podrška za rad sa DMA kontroleromPodrška za rad sa DMA kontrolerom.. Radni takt mikroprocesora jeRadni takt mikroprocesora je,, u zavisnosti u zavisnosti

od verzije, od verzije, 22MHz, 5MHz, 8MHz ili 10MHz.MHz, 5MHz, 8MHz ili 10MHz.

Način povezivanja procesora Način povezivanja procesora Intel 8086 sa memorijom i Intel 8086 sa memorijom i

periferijamaperiferijama

Intel 8086

ALE

RDWR

M/IO

Memorija (max 1MB)AD0÷AD15,

A16÷A19

20 LEČ 20

16

D

A

RDWRCS

Periferija

D

A

RDWRCS

6.2.1 Princip rada 6.2.1 Princip rada mikroprocesora Intel 8086mikroprocesora Intel 8086

Mikroprocesori izvršavaju program tako što Mikroprocesori izvršavaju program tako što neprestano ponavljaju sledeća 4 koraka:neprestano ponavljaju sledeća 4 koraka:

- Dohvataju instrukciju iz memorijeDohvataju instrukciju iz memorije i dekoduju i dekoduju njen operacioni kodnjen operacioni kod

- Čitaju operand* ako se to zahteva u instrukcijiČitaju operand* ako se to zahteva u instrukciji- Izvršavaju instrukciju,Izvršavaju instrukciju,- Ako je u instrukciji zahtevanoAko je u instrukciji zahtevano,, upisuju rezultat upisuju rezultat

u memoriju ili u odgovarajuću perifernu u memoriju ili u odgovarajuću perifernu jedinicu.jedinicu.

*(operandi su binarni brojevi nad kojima se vrši željena *(operandi su binarni brojevi nad kojima se vrši željena aritmetička ili logička operacija i nalaze se u memoriji aritmetička ili logička operacija i nalaze se u memoriji zajedno sa instrukcijama ili se dobijaju sa neke od zajedno sa instrukcijama ili se dobijaju sa neke od periferija)periferija)

U tu svrhu u mikroprocesoru postoje dve U tu svrhu u mikroprocesoru postoje dve osnovne celine (jedinice). To su:osnovne celine (jedinice). To su:

- EU (EU (Execution UnitExecution Unit – izvršna jedinica) – izvršna jedinica) - BIU (BIU (BusBus Interface UnitInterface Unit – jedinica za – jedinica za

interfejs prema magistrali).interfejs prema magistrali). Izvršna jedinica izvršava instrukcije, a Izvršna jedinica izvršava instrukcije, a

jedinica za interfejs dohvata instrukcije iz jedinica za interfejs dohvata instrukcije iz memorije, čita operande i memorije, čita operande i šalješalje rezultat u rezultat u memoriju ili odgovarajuću periferiju.memoriju ili odgovarajuću periferiju.

Izvršna jedinica i jedinica za interfejs rade Izvršna jedinica i jedinica za interfejs rade nezavisno jedna od druge i najčešće nezavisno jedna od druge i najčešće mogu da rade istovremeno.mogu da rade istovremeno.

Unutrašnaja struktura Unutrašnaja struktura procesoraprocesora

EU BIU

PSW registar

Instruction Pointer

Instruction Queue

Registri opšte namene

ALU

Eksterna magistrala

Generator adresa i kontroler magistrale

Registri za operande

Interna magistrala

Execution UnitExecution Unit

Izvršna jedinica nije direktno povezana na Izvršna jedinica nije direktno povezana na sistemsku magistralu. Instrukcije dobija iz sistemsku magistralu. Instrukcije dobija iz Instruction QueueInstruction Queue koji se nalazi u okviru BIU. koji se nalazi u okviru BIU.

Kada neka instrukcija zahteva podatak iz Kada neka instrukcija zahteva podatak iz memorije ili periferije, tada izvršna jedinica memorije ili periferije, tada izvršna jedinica prosleđuje taj zahtev do BIU koja joj prosleđuje taj zahtev do BIU koja joj obezbeđuje traženi podatak.obezbeđuje traženi podatak.

Centralni deo izvršne jedinice je ALU koja, u Centralni deo izvršne jedinice je ALU koja, u zavisnosti od instrukcije koju dobija iz zavisnosti od instrukcije koju dobija iz Instruction Queue, nad operandima vrši Instruction Queue, nad operandima vrši odeređenu aritmetičku ili logičku operaciju.odeređenu aritmetičku ili logičku operaciju.

Operandi se nalaze u registrOperandi se nalaze u registrimaima (dva 16-bitna (dva 16-bitna registra) čiji se izlazi dovode na ulaz ALU.registra) čiji se izlazi dovode na ulaz ALU.

Operandi u registarOperandi u registaree dolaze iz memorije, sa dolaze iz memorije, sa periferije, iz registara opšte namene ili su rezultat periferije, iz registara opšte namene ili su rezultat prethodne operacije izvršene u ALU.prethodne operacije izvršene u ALU.

Rezultat koji daje ALU može da bude novi Rezultat koji daje ALU može da bude novi operand za sledeću instrukciju, može biti smešten operand za sledeću instrukciju, može biti smešten u memoriju ili poslat na neku periferijsku jedinicu. u memoriju ili poslat na neku periferijsku jedinicu.

Kao rezultat izvršene operacije, mogu se setovati Kao rezultat izvršene operacije, mogu se setovati i određeni biti u registru Flegovi.i određeni biti u registru Flegovi.

Izvršna jedinica može da manipuliše Izvršna jedinica može da manipuliše samo sa 16-bitnim adresama (64KB samo sa 16-bitnim adresama (64KB memorije), a BIU realokacijom adresa memorije), a BIU realokacijom adresa daje pristup celom megabajtu daje pristup celom megabajtu memorijskog prostora.memorijskog prostora.

Bus Interface UnitBus Interface Unit

Jedinica za spregu sa magistralom vrši sve Jedinica za spregu sa magistralom vrši sve operacije sa memorijom i periferijama koje operacije sa memorijom i periferijama koje zahteva EU. Preko nje se, na zahtev EU, prenose zahteva EU. Preko nje se, na zahtev EU, prenose podatci između procesora i memorije ili podatci između procesora i memorije ili periferije.periferije.

Takođe, dok je EU zauzeta izvršavaTakođe, dok je EU zauzeta izvršavanjemnjem instrukcijinstrukcijee, BIU ''gleda korak unapred'' i dohvata , BIU ''gleda korak unapred'' i dohvata još instrukcija iz memorije. Te instrukcije se još instrukcija iz memorije. Te instrukcije se čuvaju u internoj memoriji koja se zove čuvaju u internoj memoriji koja se zove Instruction Queue. U Instruction Queue. U IInstuction Queue može da nstuction Queue može da stane do 6 instrukcija koje čekaju na stane do 6 instrukcija koje čekaju na izvršavanje. Ovime se obezbeđuje da EU bude izvršavanje. Ovime se obezbeđuje da EU bude uvek snabdevena novim instukcijama.uvek snabdevena novim instukcijama.

Ako se desi da EU izvrši instrukciju koja Ako se desi da EU izvrši instrukciju koja prebacuje kontolu na drugu lokaciju u prebacuje kontolu na drugu lokaciju u memoriji (instrukcijmemoriji (instrukcijee skoka kao npr. skoka kao npr. GOTO, CALL, JUMP, ...), jedinica za spregu GOTO, CALL, JUMP, ...), jedinica za spregu sa magistralom resetuje Instruction sa magistralom resetuje Instruction Queue, dohvata instrukciju sa nove Queue, dohvata instrukciju sa nove adrese, direktno je prosleđuje do EU i adrese, direktno je prosleđuje do EU i nastavlja da popunjava Instruction Queue nastavlja da popunjava Instruction Queue sledećim instrukcijama.sledećim instrukcijama.

Registri opšte nameneRegistri opšte namene

Postoji osam 16-bitnih registara opšte namene. Oni Postoji osam 16-bitnih registara opšte namene. Oni se dele u dve grupe od po 4 registra. Jednu grupu se dele u dve grupe od po 4 registra. Jednu grupu čine registri za podake, a drugu indeksni i pointer čine registri za podake, a drugu indeksni i pointer registri.registri.

Registri za podatke se koriste za čuvanje različitih Registri za podatke se koriste za čuvanje različitih vrsta podataka generisanih pri izvršavanju vrsta podataka generisanih pri izvršavanju programa. Korisnik može da im pristupi i da ih čita i programa. Korisnik može da im pristupi i da ih čita i menja njihov sadržaj bez ograničenja. Registri za menja njihov sadržaj bez ograničenja. Registri za podatke se koriste u većini aritmetičkih i logičkih podatke se koriste u većini aritmetičkih i logičkih operacija. Oni su specifični jer je moguće odvojeno operacija. Oni su specifični jer je moguće odvojeno adresirati njihovu gornju i donju polovinu od po 8 adresirati njihovu gornju i donju polovinu od po 8 bita. To znači da se svaki registar za podatke može bita. To znači da se svaki registar za podatke može koristiti koristiti ili ili kao jedan 16-bitni ili dva 8-bitna registra.kao jedan 16-bitni ili dva 8-bitna registra.

Instruction Pointer registarInstruction Pointer registar

Instruction Pointer (IP) je registar koji sadrži Instruction Pointer (IP) je registar koji sadrži adresu sledeće instrukcije koju BIU treba da adresu sledeće instrukcije koju BIU treba da prenese iz memorije u procesor. To je u prenese iz memorije u procesor. To je u stvari inkrementirajuću brojač koji se stvari inkrementirajuću brojač koji se inkrementira nakon dovlačenja nove inkrementira nakon dovlačenja nove instrukcije ili podatka iz memorije.instrukcije ili podatka iz memorije.

Kada želimo da napravimo programski skok Kada želimo da napravimo programski skok potrebno je da promenimo vrednost IP-a. potrebno je da promenimo vrednost IP-a. Nakon toga, prva sledeća instrukcija koja se Nakon toga, prva sledeća instrukcija koja se izvršava je ona na koju IP ukazujeizvršava je ona na koju IP ukazuje posle posle promene vrednostipromene vrednosti (koja se nalazi na adresi (koja se nalazi na adresi koju smo upisali u IP).koju smo upisali u IP).

PSW registarPSW registar

PSW (Processor Status Word) registar služi da zapamti PSW (Processor Status Word) registar služi da zapamti nekoliko bitnih osobina poslednjeg rezultata dobijenog nekoliko bitnih osobina poslednjeg rezultata dobijenog iz ALU i da zapamti određena setovanja procesora. Za iz ALU i da zapamti određena setovanja procesora. Za svaku od ovih informacija se koristi jedan bit koji se svaku od ovih informacija se koristi jedan bit koji se popularno zove fleg popularno zove fleg ((flagflag - - zastavica). zastavica).

Mikroprocesor 8086 poseduje 6 statusnih i 3 kontrolna Mikroprocesor 8086 poseduje 6 statusnih i 3 kontrolna flegaflega, što znači da je PSW 16-bitni registar od kojih se , što znači da je PSW 16-bitni registar od kojih se koristi 9 bita.koristi 9 bita.

Statusni flegovi predstavljaju informacije o osobinama Statusni flegovi predstavljaju informacije o osobinama rezultata dobijenog kao rezultat operacije izvršene u rezultata dobijenog kao rezultat operacije izvršene u aritmetičko logičkoj jedinici. Statusne flegove može da aritmetičko logičkoj jedinici. Statusne flegove može da menja jedino EU, a korisnik može samo da koristi menja jedino EU, a korisnik može samo da koristi njihove vrednosti, a ne da ih i menja. njihove vrednosti, a ne da ih i menja.

Kontrolnim flegovima se zadaju određeni parametri za Kontrolnim flegovima se zadaju određeni parametri za rad procesora. Njihovu vrednost postavlja korisnik.rad procesora. Njihovu vrednost postavlja korisnik.

Statusni flegovi su:Statusni flegovi su:CF - Carry flagCF - Carry flagP - Parity flagP - Parity flagAF - Auxiliary Carry flagAF - Auxiliary Carry flagZF - Zero flagZF - Zero flagSF - Sign flagSF - Sign flagOF - Overflow flagOF - Overflow flag

Cary fleg će biti setovan (postavljen na 1) ako Cary fleg će biti setovan (postavljen na 1) ako je bilo prenosa ili je izvršena pozajmica je bilo prenosa ili je izvršena pozajmica prilikom izračunavanja najvišeg bita prilikom izračunavanja najvišeg bita rezultata. Ovaj fleg dobija novu vrednost rezultata. Ovaj fleg dobija novu vrednost nakon svake instrukcije sabiranja i nakon svake instrukcije sabiranja i oduzimanja, kao i nakoninstrukcije rotiranja.oduzimanja, kao i nakoninstrukcije rotiranja.

Parity fleg će biti setovan ako rezultat Parity fleg će biti setovan ako rezultat ima paran broj jedinica. Ovaj fleg se ima paran broj jedinica. Ovaj fleg se može koristiti kod provere ispravnosti može koristiti kod provere ispravnosti slanja i prijema podataka prilikom slanja i prijema podataka prilikom komunikacije sa udaljenim periferijama.komunikacije sa udaljenim periferijama.

Auxiliary fleg će biti setovan ako je Auxiliary fleg će biti setovan ako je prilikom izračunavanja rezutata bilo prilikom izračunavanja rezutata bilo prenosa ili pozajmice između nižeg i prenosa ili pozajmice između nižeg i višeg bajta. višeg bajta.

Zero fleg će biti setovan ako je rezultat Zero fleg će biti setovan ako je rezultat operacije nula.operacije nula.

Sign fleg će biti setovan ako je rezultat Sign fleg će biti setovan ako je rezultat operacije negativan broj. Kako se operacije negativan broj. Kako se negativni brojevi u procesoru 8086 negativni brojevi u procesoru 8086 predstavljaju u komplementu dvojke predstavljaju u komplementu dvojke sign fleg će biti setovan ako rezultat sign fleg će biti setovan ako rezultat počinje sa 1.počinje sa 1.

Overflow fleg će biti setovan ako se deo Overflow fleg će biti setovan ako se deo rezultata, kao posledica toga što veličina rezultata, kao posledica toga što veličina rezultata prevazilazi veličinu lokacije na rezultata prevazilazi veličinu lokacije na koju treba da bude upisan, izgubi.koju treba da bude upisan, izgubi.

Kontrolni flegovi su:Kontrolni flegovi su:

DF - Direction flagDF - Direction flag

IF - Interrupt Enable flagIF - Interrupt Enable flag

TF - Trap flagTF - Trap flag Za nas je od značaja samo Interupt Enable Za nas je od značaja samo Interupt Enable

flag. Njime se zabranjuju ili dozvoljavaju flag. Njime se zabranjuju ili dozvoljavaju spoljašnji prekidi koji dolaze po liniji INTR. spoljašnji prekidi koji dolaze po liniji INTR. Spoljašnji prekidi koji dolaze po NMI liniji ili Spoljašnji prekidi koji dolaze po NMI liniji ili unutrašnji prekidi se ne mogu zabraniti ovim unutrašnji prekidi se ne mogu zabraniti ovim flegom. flegom.

6.6.2.22.2 Periferije Periferije

Procesor 8086 omogućuje priključivanje Procesor 8086 omogućuje priključivanje velikog broja periferija. I/O prostor je velikog broja periferija. I/O prostor je veličine 64KB, što znači da je moguće veličine 64KB, što znači da je moguće adresirati 64000 različitih periferija. adresirati 64000 različitih periferija.

Može se desiti da jedna periferija ima više Može se desiti da jedna periferija ima više adresa odnosno da se možemo odvojeno adresa odnosno da se možemo odvojeno obratiti različitim delovima iste periferije.obratiti različitim delovima iste periferije.

Procesor se periferiji obraća preko Procesor se periferiji obraća preko adresne magistrale, tako što na nju adresne magistrale, tako što na nju postavlja adresu periferije kojoj se obraća.postavlja adresu periferije kojoj se obraća.

Prilikom adresiranja perferije neophodno je Prilikom adresiranja perferije neophodno je da se aktivira signal M/IO (pin28), čime da se aktivira signal M/IO (pin28), čime procesor stavlja do znanja da adresa na procesor stavlja do znanja da adresa na adresnoj magistrali nije adresa neke adresnoj magistrali nije adresa neke memorijske lokacije već neke od periferija.memorijske lokacije već neke od periferija.

Razmena podataka izmedju procesora i Razmena podataka izmedju procesora i periferije se vrši preko magistrale podataka.periferije se vrši preko magistrale podataka.

Ulazne i izlazne instrukcije vrše transfer Ulazne i izlazne instrukcije vrše transfer podataka između periferije nekog od podataka između periferije nekog od registara opšte namene.registara opšte namene.

6.6.33 Direktan pristup Direktan pristup memoriji (DMA-Direct memoriji (DMA-Direct

Memory Access)Memory Access)

Direktan pristup memoriji predstavlja Direktan pristup memoriji predstavlja direktan transfer podataka između periferije i direktan transfer podataka između periferije i memorije bez posredovanja procesora u tom memorije bez posredovanja procesora u tom transferu. Periferija, uz pomoć DMA transferu. Periferija, uz pomoć DMA kontrolera, generiše adrese memorijskih kontrolera, generiše adrese memorijskih lokacija i smešta podatke u njih. lokacija i smešta podatke u njih.

Ovakav metod komunikacije između periferije Ovakav metod komunikacije između periferije i memorije ima smisla kada se radi o velikoj i memorije ima smisla kada se radi o velikoj količini podataka koju treba preneti i kada je količini podataka koju treba preneti i kada je periferija relativno brza, pa bi transfer periferija relativno brza, pa bi transfer podataka preko procesora usporio proces. podataka preko procesora usporio proces. Tipičan primer takve periferije je Hard Disk. Tipičan primer takve periferije je Hard Disk.

DMA ciklusDMA ciklus DMA kontroler zahteva pristup magistrali DMA kontroler zahteva pristup magistrali

tako što aktivira signal HOLD (pin 31). tako što aktivira signal HOLD (pin 31). Procesor kada primi ovaj signal, završava Procesor kada primi ovaj signal, završava tekući ciklus na magistrali i aktivira signal tekući ciklus na magistrali i aktivira signal HLDA (pin 30) (HLDA - Hold Acknowledge), HLDA (pin 30) (HLDA - Hold Acknowledge), čime predaje magistralu DMA kontroleru. čime predaje magistralu DMA kontroleru. Za vreme dok je magistrala dodeljena DMA Za vreme dok je magistrala dodeljena DMA kontroleru procesor više ne sme da joj kontroleru procesor više ne sme da joj pristupa (ne može da dobija nove podatke pristupa (ne može da dobija nove podatke iz memorije ili da ih smešta u nju), ali iz memorije ili da ih smešta u nju), ali može da nastavi sa obredom podataka koji može da nastavi sa obredom podataka koji se u njemu trenutno nalaze.se u njemu trenutno nalaze. Na kraju DMA Na kraju DMA ciklusa, DMA kontroler deaktivira signal ciklusa, DMA kontroler deaktivira signal HOLD čime predaje magistralu procesoru.HOLD čime predaje magistralu procesoru.

6.6.44 Mehanizam pMehanizam prekidrekidaa

Mehanizam prekida kod procesora omogućava efikasniji Mehanizam prekida kod procesora omogućava efikasniji rad računara sa periferijama. Većina periferija su rad računara sa periferijama. Većina periferija su mnogo sporije od procesora. Pri prenošenju podataka mnogo sporije od procesora. Pri prenošenju podataka na štampač, procesor mora da sačeka štampač da na štampač, procesor mora da sačeka štampač da završi operaciju štampanja prvog da bi preneo drugi završi operaciju štampanja prvog da bi preneo drugi podatak. To čekanje za procesor, pošto je za to vreme podatak. To čekanje za procesor, pošto je za to vreme besposlen, predstavlja izgubljeno vreme. Upotreba besposlen, predstavlja izgubljeno vreme. Upotreba prekida omogućuje procesoru da izvršava druge prekida omogućuje procesoru da izvršava druge instrukcije dok periferija ne zatraži sledeći podatak.instrukcije dok periferija ne zatraži sledeći podatak.

Kada periferija postane spremna za prijem novih Kada periferija postane spremna za prijem novih podataka iz procesora, ona signalizira to stanje podataka iz procesora, ona signalizira to stanje procesoru slanjem procesoru slanjem zahteva za prekidzahteva za prekid. Tada procesor za . Tada procesor za kratko prekida izvršenje tekućeg programa i vrši skok kratko prekida izvršenje tekućeg programa i vrši skok na drugi deo programa koji se naziva prekidna rutina. U na drugi deo programa koji se naziva prekidna rutina. U okviru prekidne rutine se servisira periferija koja je okviru prekidne rutine se servisira periferija koja je zahtevala prekid i nakon toga se vrši povratak u glavni zahtevala prekid i nakon toga se vrši povratak u glavni program. Izvršavanje glavnog programa se produžava program. Izvršavanje glavnog programa se produžava od onog mesta gde je bilo prekinuto. od onog mesta gde je bilo prekinuto.

Procesor 8086 može da razlikuje 256 Procesor 8086 može da razlikuje 256 različitih prekida.različitih prekida.

Prekidi mogu doći od periferija i tada se Prekidi mogu doći od periferija i tada se zovu spoljašnji, odnosno eksterni zovu spoljašnji, odnosno eksterni prekidi. Prekidi takođe mogu biti prekidi. Prekidi takođe mogu biti posledica izvršavanja instrukcije prekida posledica izvršavanja instrukcije prekida ili posledica neke neregularnosti u ili posledica neke neregularnosti u izvršenju tekuće instrukcije i tada se izvršenju tekuće instrukcije i tada se zovu unutrašnji ili interni prekidi.zovu unutrašnji ili interni prekidi.

6.6.44..11 Eksterni prekidi Eksterni prekidi

Procesor 8086 ima dve linije za eksterne prekide: Procesor 8086 ima dve linije za eksterne prekide: INTR (Interrupt Request - pin 18) i NMI (Not INTR (Interrupt Request - pin 18) i NMI (Not Masced Interrupt – pin 17).Masced Interrupt – pin 17).

Linija INTR je obično vezana na programabilni Linija INTR je obično vezana na programabilni kontroler prekida (Intel 8259). Glavna uloga kontroler prekida (Intel 8259). Glavna uloga kontrolera prekida je da prihvati zahteve za prekid kontrolera prekida je da prihvati zahteve za prekid od periferija koje su na njega povezane. Nakon od periferija koje su na njega povezane. Nakon prihvatanja zahteva, kontroler određuje koji je od prihvatanja zahteva, kontroler određuje koji je od pristiglih zahteva najvišeg prioriteta (pomoću pristiglih zahteva najvišeg prioriteta (pomoću prioritetnog kodera) i aktivira liniju INTR ako je prioritetnog kodera) i aktivira liniju INTR ako je pristigli prekid višeg prioriteta od onog koji se pristigli prekid višeg prioriteta od onog koji se trenutno izvršava.trenutno izvršava.

Kada se aktivira linija INTR, procesor u zavisnisti od Kada se aktivira linija INTR, procesor u zavisnisti od

Interrupt Enable flega, prihvata ili ne prihvata zahtev Interrupt Enable flega, prihvata ili ne prihvata zahtev za prekid. Ako je taj fleg setovan, zahtev će biti za prekid. Ako je taj fleg setovan, zahtev će biti prihvaćen dok će u suprotnom biti ignorisan.prihvaćen dok će u suprotnom biti ignorisan.

Kada procesor prihvati zahtev za prekid, on prvo Kada procesor prihvati zahtev za prekid, on prvo završava izvršenje tekuće instrukcije!!!završava izvršenje tekuće instrukcije!!!

Procesor odgovara na prekid aktiviranjem linije INTA Procesor odgovara na prekid aktiviranjem linije INTA (pin 24) (Interrupt Acknowledge). Nakon aktiviranja (pin 24) (Interrupt Acknowledge). Nakon aktiviranja linije INTA, kontroler prekida na magistralu podataka linije INTA, kontroler prekida na magistralu podataka postavlja 8-bitni podatak (kod prekida) koji nosi postavlja 8-bitni podatak (kod prekida) koji nosi informaciju o tome koja periferija zahteva prekid.informaciju o tome koja periferija zahteva prekid.

Procesor čita ovaj podatak sa magistrale podataka Procesor čita ovaj podatak sa magistrale podataka i koristi ga da odredi koju prekidnu rutinu treba da i koristi ga da odredi koju prekidnu rutinu treba da pozove. Naravno poziva onu prekidnu rutinu koja pozove. Naravno poziva onu prekidnu rutinu koja odgovara periferiji koja je poslala zahtev za prekid. odgovara periferiji koja je poslala zahtev za prekid.

Ako tokom izvršavanja jedne prekidne rutine Ako tokom izvršavanja jedne prekidne rutine pristigne zahtev višeg prioriteta od onog koji se pristigne zahtev višeg prioriteta od onog koji se trenutno izvršava, kontroler prekida će ponovo trenutno izvršava, kontroler prekida će ponovo aktivirati INTR liniju i procesor će početi sa aktivirati INTR liniju i procesor će početi sa izvršavanjem nove prekidne rutine. Kada je završi, izvršavanjem nove prekidne rutine. Kada je završi, vraća se na staru prekidnu rutinu, a kada završi i vraća se na staru prekidnu rutinu, a kada završi i nju vraća se na izvršavanje glavnog programa.nju vraća se na izvršavanje glavnog programa.

Procesor može da pošalje komandu kontroleru Procesor može da pošalje komandu kontroleru prekida kojom želi da maskira pojedine prekide. prekida kojom želi da maskira pojedine prekide. Prekidi koji su maskirani će biti ignorisani od Prekidi koji su maskirani će biti ignorisani od strane kontrolera prekida i informacija o njihovom strane kontrolera prekida i informacija o njihovom pojavljivanju neće biti prosleđena do procesora.pojavljivanju neće biti prosleđena do procesora.

Eksterni prekidi do procesora mogu stići i po NMI Eksterni prekidi do procesora mogu stići i po NMI liniji. Preko ove linije do procesora stižu prekidi liniji. Preko ove linije do procesora stižu prekidi koji su, za procesor, katastrofične prirode, npr. koji su, za procesor, katastrofične prirode, npr. informacija o gubitku napajanja, greška prilikom informacija o gubitku napajanja, greška prilikom transfera na magistrali, greška u radu memorije transfera na magistrali, greška u radu memorije itd.itd.

Ovi prekidi se zovu nemaskirajući jer ih je ne Ovi prekidi se zovu nemaskirajući jer ih je ne moguće maskirati (ne mogu se zabraniti čak ni moguće maskirati (ne mogu se zabraniti čak ni Interupt flegom).Interupt flegom).

Prekidi koji stižu po NMI liniji su višeg prioriteta Prekidi koji stižu po NMI liniji su višeg prioriteta od bilo kog prekida koji stiže po INTR liniji. Ako od bilo kog prekida koji stiže po INTR liniji. Ako istovremeno stignu prekidi po obe linije prvo istovremeno stignu prekidi po obe linije prvo se izvršava onaj koji je stigao preko NMI linije.se izvršava onaj koji je stigao preko NMI linije.

Vreme potrebno da procesor prihvati prekid Vreme potrebno da procesor prihvati prekid (vreme kašnjenja prekida) zavisi od dužine (vreme kašnjenja prekida) zavisi od dužine instrukcije koju procesor izvršava u trenutku instrukcije koju procesor izvršava u trenutku stizanja prekida. Najduže se izvršavaju stizanja prekida. Najduže se izvršavaju instrukcije množenja i deljenja pa je tada instrukcije množenja i deljenja pa je tada kašnjenje odgovora na prekid najveće.kašnjenje odgovora na prekid najveće.

6.6.44..22 Interni prekidi Interni prekidi

Interni prekidi se generišu izvršavanjem instrukcije Interni prekidi se generišu izvršavanjem instrukcije internog prekida (asmeblerska instrukcija INT). Kod internog prekida (asmeblerska instrukcija INT). Kod prekida je sadržan u samoj instrukciji i na osnovu njega prekida je sadržan u samoj instrukciji i na osnovu njega procesor prelazi na izvršenje odredjenog podprograma. procesor prelazi na izvršenje odredjenog podprograma. Na kraju svakog podprograma se nalazi instrukcija RET Na kraju svakog podprograma se nalazi instrukcija RET kojom se vrši povratak u glavni program.kojom se vrši povratak u glavni program.

Interni prekidi su višeg prioriteta od eksternih prekida. Interni prekidi su višeg prioriteta od eksternih prekida. Ako stigne prekid po nekoj od linija za eksterne prekide Ako stigne prekid po nekoj od linija za eksterne prekide u toku izvršavanja internog prekida, prvo se procesira u toku izvršavanja internog prekida, prvo se procesira interni prekid pa se onda prihvata zahtev za eksternim interni prekid pa se onda prihvata zahtev za eksternim prekidom najvišeg prioriteta.prekidom najvišeg prioriteta.

6.6.44..33 Interrupt Pointer Table Interrupt Pointer Table

Interrupt Pointer tabela predstavlja vezu Interrupt Pointer tabela predstavlja vezu između koda prekida i programa koga između koda prekida i programa koga treba izvršiti kao posledicu prekida. Na treba izvršiti kao posledicu prekida. Na osnovu koda prekida, iz Interrupt Pointer osnovu koda prekida, iz Interrupt Pointer tabele dobijamo adresu u memoriji na kojoj tabele dobijamo adresu u memoriji na kojoj se nalazi program koji treba da izvršimo.se nalazi program koji treba da izvršimo.

Postoji 256 ulaza u tabelu, jedan za svaki Postoji 256 ulaza u tabelu, jedan za svaki tip prekida. Interrupt Pointer tabela se tip prekida. Interrupt Pointer tabela se uvek nalazi u prvom kilobajtu memorije. Za uvek nalazi u prvom kilobajtu memorije. Za pamćenje adrese prekidne rutine ili pamćenje adrese prekidne rutine ili podprograma, u tabeli se koristi 4 bajta.podprograma, u tabeli se koristi 4 bajta.

6.6.44..44 Čuvanje konteksta Čuvanje konteksta procesoraprocesora

Kada procesoru stigne zahtev za prekid i kada ga on prihvati, Kada procesoru stigne zahtev za prekid i kada ga on prihvati, procesor prvo mora da sačuva kontekst u kome je izvršavao procesor prvo mora da sačuva kontekst u kome je izvršavao tekući program. Zapravo potrebno je sačuvati vrednost tekući program. Zapravo potrebno je sačuvati vrednost registra u kome se čuvaju flegovi (PSW) i trenutnu vrednost registra u kome se čuvaju flegovi (PSW) i trenutnu vrednost Instruction Pointer-a kako bi nakon završetka prekidne rutine Instruction Pointer-a kako bi nakon završetka prekidne rutine procesor znao odakle treba da nastavi program i koji je bio procesor znao odakle treba da nastavi program i koji je bio status poslednje operacije izvršene u ALU pre prekida. status poslednje operacije izvršene u ALU pre prekida.

Ove vrednosti se čuvaju u posebnom delu memorije koja se Ove vrednosti se čuvaju u posebnom delu memorije koja se naziva stek (Stack). Vrednosti flegova i Instruction Pointer-a naziva stek (Stack). Vrednosti flegova i Instruction Pointer-a se čuvaju automatski i ponovo se reinicilizuju po završetku se čuvaju automatski i ponovo se reinicilizuju po završetku prekida. U praksi se pre izvršenja prekidne rutine čuvaju prekida. U praksi se pre izvršenja prekidne rutine čuvaju vrednosti još pojedinih registara opšte namene, ali njihovo vrednosti još pojedinih registara opšte namene, ali njihovo čuvanje mora da naloži korisnik (programer) softverskim čuvanje mora da naloži korisnik (programer) softverskim putem. U zavisnosti od tipa prekida programer odlučuje koji putem. U zavisnosti od tipa prekida programer odlučuje koji registri mogu promeniti stanje za vreme njegovog registri mogu promeniti stanje za vreme njegovog opsluživanja i njih dodatno smešta na stek. Po povratku iz opsluživanja i njih dodatno smešta na stek. Po povratku iz prekidne rutine, vrednosti PSW-a i Instruction Pointer-a, prekidne rutine, vrednosti PSW-a i Instruction Pointer-a, zapamćene na steku, se automatski reinicijalizuju, dok zapamćene na steku, se automatski reinicijalizuju, dok vrednosti onih registara koje je programer sam stavio na stek, vrednosti onih registara koje je programer sam stavio na stek, mora sam i da reinicijalizuje. mora sam i da reinicijalizuje.

Education

L205 - Računarstvo i informatika - Procesori - Aleksandar Mateović - Nataša Stojković