Реферат: Бакалаврская работа. Программная модель 32-разядной МЭВМ фирмы Motorola

br>4.      Описание машины пользователя

Данный процессор реализует архитектуру, принятую в микропроцессорах семейства 68000, что позволяет использовать большой объем прикладного и системного программного обеспечения, созданного для этого семейства. Процессор CPU32 работает с 16-разрядной шиной данных и 24-разрядной шиной адреса (адресуемая память до 16 Мбайт), аналогично микропроцессорамМС68000.
  Основным архитектурным принципом функционирования процессоров семейства 68000 является разделение их ресурсов и возможностей в зависимости от класса решаемых задач. Архитектура процессоров ориентирована на раздельное выполнение двух классов задач: управление работой самой микропроцессорной системы с помощью системного программного обеспечения (операционной системы - супервизора) и решение прикладных задач пользователя. В зависимости от выполняемой задачи процессор CPU32 имеет два режима функционирования:

• режим супервизора,
• режим пользователя.

  В зависимости от режима при выполнении программ разрешается доступ ко всем ресурсам микроконтроллера или их части. В режиме супервизора разрешается выполнение любых команд, реализуемых процессором, и доступ ко всем регистрам. В режиме пользователя запрещается выполнение ряда команд и доступ к некоторым регистрам, чтобы ограничить возможности таких изменений состояния системы, которые могут помешать выполнению других программ или нарушить установленный супервизором режим работы процессора. Режим функционирования определяется значением бита S в регистре состояния процессора SR.

МП МС68300 имеет 32-битовую внутреннюю структуру и поэтому может выполнять арифметические и логические операции над 32-разрядными числами.

Технические средства МП 68300, используемые для программирования, показаны на рис. Регистры общего назначения объединены в два набора - регистры данных (D0-D7) и адресные регистры (A0-A7).

Регистры данных:

                      31                                  16  15                       8  7                          0

				D0
				D1
				D2
				D3
				D4
				D5
				D6
				D7

Регистры адреса:

  31                                 16  15                       8  7                          0

				A0
				A1
				A2
				A3
				A4
				A5
				A6

Два указателя стека:

                      31                                                            0

Указатель стека пользователя	USP
Указатель стека супервизора	SSP

Программный счётчик:

                     31                                                             0

PC

Регистр состояния:

                                                       15                  8 7             0

CCR

SR

Регистры данных Dn

В МП МС68300 программно доступны восемь регистров данных, обозначенных D0-D7. Каждый из них может быть использован как источник операнда, приемник операнда или как сам операнд. Регистром данных можно оперировать как байтом (8 бит), словом (16 бит) или длинным словом (32 бита). При битовых операциях используются только младшие 8 бит, а при операциях со словами-младшие 16 бит. Старшие биты в этих операциях не участвуют.

Регистры адреса Аn

Регистры адреса главным образом используются для получения адреса операнда выполняемой команды. Большая часть операций манипулирования данными не может выполняться с помощью адресных регистров. В адресных регистрах операции с байтами не разрешены. 

Как показано на рисунке в набор регистров входят девять регистров адреса, два из которых используются как указатели стека: указатель стека супервизора (SSP-Supervisor Stack Pointer) и пользовательский указатель стека (USP-User Stack Pointer). Естественно, что в каждый момент времени процессор имеет доступ только к одному из регистров стека в зависимости от режима, в котором находится процессор. Таким образом адресный регистр А7 физически представляет собой два независимых регистра. В программах на ассемблере он может указываться как A7 и как SP.  Процессор автоматически формирует указатель стека при вызове подпрограмм и возврате из них, а также при обработке прерываний.

Программный счетчик РС (Program Counter)

Как и любой другой МП, МС68300 имеет в своем наборе регистров программный счетчик РС.

После выборки команды из памяти программный счетчик всегда указывает на следующую выполняемую команду. В отличие от регистров общего назначения он не может быть явно определен как операнд ни в какой из команд, исключение составляет использование РС в качестве базового регистра в командах с индексной адресацией. При выполнении команд переходов в РС загружается адрес новой команды, которой передается управление. Для всех остальных команд значение РС увеличивается на длину выполняемой команды.

Несмотря на то, что  счетчик команд и адресные регистры MC68300 32-разрядные, при обращениях к памяти на внешнюю адресную шину передаются только 24 младших бита адреса. По этой причине обеспечивается доступ только к 224 (16M) байт памяти. Модификации процессора  МС68020, МС68030 и 68040 имеют 32-разрядную адресную шину и способны адресовать 4Г байт.

15 14	13	12 11	10 8	7 5	4	3	2	1	0
T1-0	S	0 0	I2-0	0 0 0	X	N	Z	V	C
				CCR

  Регистр состояния SR содержит два байта: системный байт и байт пользователя. Полностью регистр SR доступен только в режиме супервизора. В режиме пользователя доступны только младшие разряды (байт пользователя), которые образуют регистр условий CCR. Отдельные биты регистра CCR имеют следующее назначение:
  С - признак переноса, принимает значение C=1 при возникновении переноса из старшего разряда обрабатываемых операндов;
  V - признак переполнения, принимает значение V=1 в случае переполнения разрядной сетки при обработке операндов со знаком;
  Z - признак нуля, принимает значение Z=1 при получении нулевого результата операции;
  N - признак знака, принимает значение старшего (знакового) разряда результата операции: N=0 - положительное число, N=1 -отрицательное;
  X - признак расширения, в большинстве случаев копирует признак С, но при выполнении некоторых операций эти признаки устанавливаются по-разному.
  Биты системного байта регистра состояния SR, определяющие режимы функционирования процессора, имеют следующее назначение:
  S-признак супервизора, при S=0 процессор работает в режиме пользователя, при S=1 - в режиме супервизора;
  T1-0 - поле режима трассировки (пошаговый режим): при T1=1 процессор останавливается после каждой команды, при T0=1 - только после команд переходов и ветвлений, меняющих ход программы;
  I2-0 - поле маски прерываний, определяет минимальный уровень приоритета для обслуживания запросов прерывания. Остальные биты регистра SR не используются или резервированы для последующих моделей процессоров.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6