Компьютер на базе х86 что значит
Не многие знают, что в Windows есть такое понятие как разрядность — x32 (x86), x64. В этой короткой заметке мы объясним что это такое на пальцах. Тут нет ничего сложного и знать это нужно, потому что это важный момент.
Разрядность операционной системы – грубо и очень приближённо, это количество мельчайших единиц информации (бит), которое процессор способен обработать за один такт (герц). В современном мире существует два варианта разрядности: 32-бит или 64-бит. 32-битные системы называют также x86: это неверное обозначение, зато распространённое. Других вариантов практически нет – разве что доисторические 16-разрядные программы эпохи MS-DOS и Win98.
Чем отличаются Window 32 и 64 на практике? Не скоростью работы – это точно. Грубоватый пример – на задней оси грузовиков бывают и 2 шины, и 4. Наличие 4х шин не делает фуру быстрее или мощнее – но в некоторых случаях многоколёсная конфигурация удобнее: скажем, при перевозке особо тяжёлого груза. Так и с 64-битной версией Windows: быстрее система не станет, но…
Сзади у грузовика 4 колеса, по 2 шины на каждую сторону. Это как в случае с 64-битной ОС: иногда лучше, но точно не быстрее и не медленнее.
Но старые 32-битные Windows способны работать не более чем с 4 гигабайтами ОЗУ, а это мало для современных программ. Даже если физической памяти в компьютер установлено 8 или 16 Гб, ОС способна работать лишь с 3,5-3,8 гигабайтами из них, а остальной объём висит мёртвым грузом. Существуют нестандартные способы заставить «Винду» видеть более 4 гигов, но работают они через раз, да и то, скорее, для косметического эффекта.
64-битная версия Windows уверенно работает с любым объёмом ОЗУ (до 32ГБ).
Различия коротко и понятно:
- x64 — работает с оперативной памятью до 32ГБ. Может запускать 32 и 64-битные программы.
- x32 — работает с оперативной памятью до 4ГБ. Может запускать только 32-битные программы для которых доступно 3 ГБ оперативки.
Есть и другие различия. Но это уже «железные дела» и нам с вами их знать совсем не обязательно, потому что «Меньше знаешь — крепче спишь»…
Основные характеристики компьютера «Микро-80»
Процессор — КР580ВМ80
ОЗУ — 2КБ (в минимальной конфигурации), 16К-64К в случае установки модуля динамического ОЗУ
ПЗУ — 2КБ
Видео — текстовый режим 32 строки по 64 символа в строке, наличие инверсного курсора.
Клавиатура — 59 клавиш
Процессорный модуль.
Содержит в себе процессор КР580ВМ80 со схемами тактового генератора, шины управления и буферов шин данных и адреса.
Модуль памяти.
Содержит в себе 4КБ статического ОЗУ, собранного на 32-х микросхемах КР565РУ2. Возможен вариант 2КБ ОЗУ и 2КБ ПЗУ. Впрочем по выбору пользователя возможны любые варианты исполнения этого модуля.
Отладочный модуль.
Служит для облегчения отладки компьютера. Содержит в себе кроме платы с микросхемами целый пульт с тумблерами и светодиодами для отображения состояния шин компьютера. Отладочный модуль имеет широкие возможности для отладки работы железа и программ, кроме того с него можно самому вводить программы в память (благодаря режиму ПДП) и запускать их на выполнение. Т.е. можно проверять работу компьютера даже без установленного ПЗУ с «монитором».
Дисплейный модуль.
Служит для вывода алфавитно-цифровой информации на экран телевизора или монитора. Содержит собственное ОЗУ — 2КБ видео-ОЗУ и курсорное ОЗУ ёмкостью 2КБит. Модуль отображает текстовую информацию в 32 строки по 64 символа в строке. Графического режима нет — отображаемые на экране символы жёстко заданы в ПЗУ знакогенератора, но благодаря псевдографическим символам в знакогенераторе можно худо-бедно что-то нарисовать на экране. Модуль является самостоятельным устройством и может работать не только в составе Микро-80, но и с любым другим компьютером, который сможет обеспечить запись нужной информации в видео-ОЗУ. Интересно, но в видео-ОЗУ и ОЗУ курсора можно только записывать информацию, но не считывать. Это сделано для упрощения схемы дисплейного модуля. Впрочем при установке модуля динамической памяти с 64К ОЗУ области видео-ОЗУ и ОЗУ курсора становятся доступными для чтения.
Модуль клавиатуры.
Представляет собой порт на КР580ВВ55, к которому подключается клавиатура в виде матрицы кнопок.
Модуль сопряжения.
Представляет собой два порта, через которые идёт ввод/вывод на магнитофон.
Модуль динамического ОЗУ.
Служит для расширения объёма ОЗУ. Может содержать до 4-х банков ОЗУ на КР565РУ3 объёмом 16К (1 банк), 32К (2 банка), 48К (3 банка) и 64К (4 банка).
Клоны Intel 8088 и 8086
Корпоративные правила IBM требовали, чтобы все компоненты были доступны более чем от одного поставщика. Именно поэтому Intel продавала лицензии на производство ранних процессоров семейства x86 различным компаниям (AMD, NEC и так далее). Даже сама IBM приобрела такую лицензию.
К слову, клон процессора 8086 (под названием КР1810ВМ86) производился даже в Советском Союзе.
История
Путь к 8086-му был не таким прямым и спланированным как можно было ожидать.
Его самым ранним предком был Datapoint 2200, настольный компьютер/терминал, выпущенный в июне 1970 года.
Он появился до того, как термин «микропроцессор» вошёл в обиход и в его основе лежала 8-битная плата, полная отдельных интегральных ТТЛ-схем.
Параллельно Datapoint вёл переговоры с компаниями Intel и Texas Instruments о замене платы единым чипом, включающим в себя все компоненты.
Копируя архитектуру Datapoint 2200, Texas Instruments создала процессор TMX 1795 (в 1971-м), а Intel – процессор 8008 (в 1972-м).
Однако Datapoint отклонила эти процессоры, что стало роковым решением.
Хотя TI не смогла найти покупателя на TMX 1795 и отказалась от него, Intel решила вывести 8008 на массовый рынок и следом за 8008 последовали 8080 и 8085.
Видеоадаптер
Контроллер интерфейсов есть, осталась еще одна важная деталь, без которой компьютер не запустится — это видеокарта. Среди кандидатов ярко вырисовывалась плата от Trident Microsystems, на борту которой расположено 8 чипов памяти по 128 КБ — в сумме 1 МБ видеопамяти!
Понятное дело что такого объема нам не нужно, но тем не менее попробуем ее сдружить с 286-м процессором.
Рис. 5. Видеоадаптер Tirdent Microsystems с объемом видеопамяти 1 МБ (1992 год).
Микропроцессор Z80 его структура и система команд (стр. 1 из 4)
Московский Институт Электроники и Математики
по курсу : “ЭВМ и периферийные устройства”
на тему: Микропроцессор Z80 его структура и система команд.
Выполнил: студент группы АП-41
Архитектура микропроцессора Z-80
Архитектура микропроцессора Z-80 фирмы ZILOG основывается на архитектурных принципах микропроцессора 8080 и позволяет выполнять все 78 команд этого микропроцессора, а также 80 дополнительных команд. Всего микропроцессор Z-80 имеет 696 кодов операций (в отличие от 244 кодов микропроцессора 8080).
К числу особенностей микропроцессора Z-80 относятся: использование для питания лишь одного источника напряжением “+5В”, наличие однофазного внешнего синхрогенератора, 17 внутренних регистров и встроенная схема регенерации ОЗУ.
Микропроцессор Z-80 — это микросхема с 40 выводами, пронумерованными от 1 до 40. Рассмотрим функции выводов.
Вывод 11 напряжение питания +5в. Вывод 29- общий. Вывод 06- тактовый вход. В SPECTRUMe используется тактовая частота 3.5 Мгц. Вывод 07-10, 12-15- информационная шина. Вывод 1-5,30-40- адресная шина.
Оставшиеся 13 выводов присоединены к линиям, которые несут управляющие сигналы. Вывод 21- линия считывания RD. Эта линия становится активной, когда байт информации должен быть считан из памяти или порта. Вывод 22- линия записи WR. Эта линия активна, когда байт информации должен быть записан в память или в порт. Вывод 19- запрос памяти MREQ. Эта линия активна в тех случаях, когда требуется обращение к памяти.
Байт информации считывается из памяти в соответствии с адресом, помещенным на адресной шине. Далее, в соответствии с откликом на сигналы RD и MREQ, байт информации поступает на информационную шину, с которой эта информация в дальнейшем считывается микропроцессором. Для записи байта данных в память микропроцессор помещает требуемые адреса на адресную шину и требуемую информацию на шину данных. Сигналы MREQ и WR активизируются, и байт данных записывается в память.
Вывод 28- линия регенерации RFSH. Она используется для регенерации динамической памяти. Частично используется для формирования TV сканирующих сигналов. Вывод 27- активизируется при выполнении машинного цикла М1 и показывает, что проходящий машинный цикл обработки команды находится в состоянии “ввода кода операции” при выполнении некоторой команды. Сигнал М1 при выполнении двухбайтовой команды формируется при вызове каждого байта кода операции. Сигнал M1 появляется вместе с сигналом IORQ в цикле приема прерывания. Выборка инструкции требует, чтобы все три сигнала MI, MREQ и RD были активизированы. В то же время выборка байта данных из ячейки памяти требует, чтобы только MREQ и RD были активизированы. Время необходимое для выборки инструкции — 1.14мкс, что составляет 4 такта. Вывод 20- линия выход lORQ. Эта линия активна при выполнении команд IN или OUT. Вывод 18- останов HALT. Линия активизируется при выполнении команды HALT. Вывод 25- линия запроса BUSRQ. Z-80 позволяет внешним устройствам использовать адресную и информационную шину в режиме пропуска цикла. Запрос микропроцессору пропустить следующий цикл выполняется внешними устройствами путем активизации этой линии. Вывод 23- линия подтверждения, BUSAK. Микропроцессор подтверждает запрос остановки после выполнения команды и активизирует эту линию.
Оставшиеся 4 вывода находятся под контролем пользователя. Вывод 26- линия сброса, RESET. Используется для инициализации микропроцессора. Она активизируется при включении питания. Сброс может быть осуществлен в SPECTRUMe соединением линий RESET и GND. Вывод 24- линия ожидания WAIT. “Медленная” память может требовать большего времени для цикла считывания или записи и об этом сообщает микропроцессору путем активизации линии WAIT. Вывод 17- “немаскируемое прерывание” NMI. Активизация этой линии приводит к остановке выполнения микропроцессором текущей программы, и вместо нее микропроцессор выполняет программу прерывания, записанную специально для этой цели. В SPECTRUMe немаскируемое прерывание требует системного сброса, который выполняется записыванием 0 по адресу 23728. Вывод 16- “маскируемое прерывание”, INT. В SPECTRUMe сканирование клавиатуры и обмен в режиме реального времени называется “управляемым прерыванием”. Это означает, что электроника системы каждые 1/50 секунды активизирует INT, вызывая остановку выполнения микропроцессором основной программы и, вместо этого, выполнение программы сканирования клавиатуры. Способность Z80 реагировать на INT может управляться программистом специальными машинными командами.
ЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ Z80
В состав Z80 входят: устройство управления, регистр команд, программный счетчик, 24 регистра пользователя и арифметико-логическое устройство.
В Z80 управляющее устройство выдает огромное число внутренних управляющих сигналов, а также обеспечивает формирование внешних управляющих сигналов.
Термин “регистр” используется для описания простой ячейки памяти внутри Z80. Регистр содержит 8 бит (1 байт). В Z80 имеется большой блок регистров, и пересылка байтов данных к регистрам и от них является простейшей и наиболее важной чертой программирования в машинных кодах.
Регистр команд — специальный регистр, где микропроцессор содержит копию выполняемой текущей команды. Одной из черт набора команд Z80 является то, что определенные инструкции содержатся в двух байтах данных. В этих случаях регистр команд содержит каждую команду по очереди.
Программный счетчик — это пара регистров, которые используются совместно, поэтому программный счетчик содержит 16-ти битные значения.
Когда инструкции выбираются, управляющее устройство использует информацию в программном счетчике как адрес ячейки памяти, содержащей команду, которая должна выполняться следующей. После выполнения команды значение в программном счетчике увеличивается.
Действие программного счетчика очень похоже на переменную РРС интерпретатора бэйсик, которая содержит номер текущей строки бэйсик и также наращивается.
Регистры пользователя (основные регистры).
Имеется 24 регистра пользователя. Все регистры однобайтовые, хотя обычно используются парами. Регистр А называется аккумулятором. Аккумулятор — основной регистр микропроцессора при различных операциях с данными. Большинство арифметических и логических операций осуществляется путем использования АЛУ и аккумулятора. Любая такая операция над двумя словами данных предполагает размещение одного из них в аккумуляторе, а другого — в памяти или еще в каком-нибудь регистре. Так при сложении двух слов, условно называемых А и В и расположенных в аккумуляторе и памяти соответственно, результирующая сумма загружается в аккумулятор, замещая слово А.
Регистр F — это флаговый регистр. Он часто рассматривается как набор восьми флаговых битов, связанных вместе, а не как отдельный регистр. Установление флага соответствует 1, сброс -0. Программист обычно имеет дело с 4-мя основными флагами. Это флаг нуля, флаг знака, флаг переноса и флаг четности-переполнения. Дополнительные флаги используются управляющим устройством и не могут быть использованы программистом непосредственно.
Регистровая пара HL.
При обращении к регистровой паре HL сначала указывается младшая часть (LOW), а затем старшая (HIGH). Память 64К может быть рассмотрена как 256 страниц по 256 адресов в каждой. В этом случае значение старшего байта указывает на используемую страницу.
В микропроцессоре регистровая пара HL является одной из трех регистровых пар, которые используется в качестве адресных регистров. В этом качестве регистровая пара HL является наиболее важной. Регистровая пара HL также может быть использована для хранения 16-ти разрядного числа, и существует определенный ряд арифметических операций, которые могут быть выполнены с этими числами. Н-регистр и L-регистр также могут быть использованы и как отдельные регистры, хотя с ними может быть выполнено ограниченное число операций.
Регистровая пара ВС и DE. Эти пары используются главным образом как адресные регистры. Регистры могут быть использованы как одинарные. Регистр В рекомендуется использовать в качестве счетчиков циклов.
Набор альтернативных регистров.
Z80 имеет альтернативный набор регистров для А,Р,Н,1ДС, D,E. Они обозначаются A’,F, и т.д. Существуют две специальные команды, которые позволяют обменивать основной и альтернативный набор регистров. После обмена для Z80 альтернативный набор становится основным, а основной — альтернативным.
Альтернативные наборы регистров часто используются для сохранения среда, когда запускается независимая задача.
Регистровые пары IX и IY используются для выполнения операции, которая включает индексацию. Это дает возможность работать со списком или таблицей. Начальный адрес списка или таблицы должен быть первоначально занесен в подходящую пару регистров IX иди IY. В программе монитора SPECTRUMa lY пара содержит адрес 23610 (5C3Ah), что является начальным адресом таблицы системных переменных. IX пара широко используется как указатель в программах обработки команд LOAD, SAVE, VERIFY, MERGE.
Указатель стека — это адресный регистр. Он используется для указания в памяти области машинного стека и всегда рассматривается как одинарный двухбайтовый регистр. Z80 использует стек, заполненный в памяти сверху вниз. Аналогией является магазин автомата — по принципу последний пришел, первым ушел. Указатель стека используется для указания различных размещений в области стека в каждом случае. Указатель стека всегда содержит адрес, куда последний раз была произведена запись. Поэтому управляющее устройство сначала уменьшает значение указателя стека, а затем помещает туда значение. Пересылка в стек двухбайтовая, и поэтому указатель стека должен быть дважды уменьшен при помещении в стек и дважды увеличен при выборке из стека. Машинный стек обычно используется как место сохранения адресов возврата, но можно использовать его как рабочую область.
Transistors
The 8086 chip was built with a type of transistor called NMOS.
The transistor can be considered a switch, controlling the flow of current between two regions called the source and drain.
These transistors are built by doping areas of the silicon substrate with impurities to create «diffusion» regions that have different electrical properties.
The transistor is activated by the gate, made of a special type of silicon called polysilicon, layered above the substrate silicon.
The transistors are wired together by a metal layer on top, building the complete integrated circuit.
While modern processors may have over a dozen metal layers, the 8086 had a single metal layer.
Structure of a MOSFET in the integrated circuit.
На фотографии кремния ниже крупным планом показаны некоторые транзисторы из АЛУ.
Легированный проводящий кремний имеет тёмно-фиолетовый цвет.
Белые полосы – это те места, где поликремниевые линии пересекают кремний, образуя затвор транзистора.
Можно насчитать 23 транзистора, образующих 7 вентилей.
Транзисторы имеют сложную форму для более эффективного использования.
Кроме того, транзисторы имеют разные размеры для обеспечения высокой мощности там, где это необходимо.
Обратите внимание, что транзисторы, расположенные рядом друг с другом, могут совместно использовать сток или исток.
Круги – это соединения между слоем кремния и металлом, в то время как маленькие квадраты – это соединения между слоем кремния и поликремнием.
The closeup photo of the silicon below shows some of the transistors from the arithmetic-logic unit (ALU).
The doped, conductive silicon has a dark purple color.
The white stripes are where a polysilicon wire crossed the silicon, forming the gate of a transistor.
(I count 23 transistors forming 7 gates.)
The transistors have complex shapes to make the layout as efficient as possible.
In addition, the transistors have different sizes to provide higher power where needed.
Note that neighboring transistors can share the source or drain, causing them to be connected together.
The circles are connections (called vias) between the silicon layer and the metal wiring, while the small squares are connections between the silicon layer and the polysilicon.
Фото некоторых транзисторов 8086. На снимке были удалены слои металла и поликремния
Closeup of some transistors in the 8086. The metal and polysilicon layers have been removed in this photo.
В-третьих, 8086 микропроцессорная внутренняя структура
8086CPU предназначен для двух отдельных функциональных компонентов для полного использования шины для улучшения скорости выполнения программы.Блок интерфейса шины BIU (блок интерфейса шины) и блока выполнения EU (блок выполнения)。
Блок интерфейса шины BIU
Функции:Отвечает за выполнение передачи данных между CPU и устройством памяти или ввода / вывода.
Блок интерфейса шины включает в себя:
(1) 4 16-битные регистры CS, DS, ES, SS
(2) 16-битная инструкция указатель записи IP (указатель инструкции)
(3) 20-битный адрес по адресу
(4) 6-байтовый буфер очереди обучения
(5) Внутренний регистр и цепь управления шины, которая связывается с общением ЕС.
Исполнительный подразделение ЕС
Основная функция:Выполнить инструкции, анализировать инструкции, временные вычисленные результаты и результаты резервов
Исполнение ЕС включает в себя:
(1) расчет логической единицы (обязательный) ALU
(2) Универсальный регистр
(3) Регистр знака
(4) Регистр программы данных
8086 и 8088 разница
Внутренняя структура 8088CPU по существу аналогична 8086, а модуль исполнения ЕС из них одинаково точно так же, и его система обучения, режим адресации и методы программирования одинаковы, поэтому два процессора полностью совместимы.
Разница только в том, что блок BUS интерфейса шины суммируется, и существует разница в следующих аспектах:
4]Fake86
Нет, не шутим, есть эмулятор 8086 с таким названием. Fake86 — портативный эмулятор 8086 с открытым исходным кодом для пользователей Windows.
Это мощный инструмент, который может обрабатывать от 35 до 50 миллионов эмулируемых инструкций в секунду. Единственная проблема с Fake86 заключается в том, что у него нет самого дружелюбного пользовательского интерфейса, поэтому, если вы новичок, вы можете почувствовать себя немного перегруженным при использовании этого программного обеспечения. Однако, если вы понимаете это правильно, это может быть для вас хорошим вариантом. Вы можете скачать YFake 86 из здесь.
Читать дальше: Лучший бесплатный симулятор 8085 для Windows 10
.
