P000 Architektura počítačů

Procesor

Procesor je synchronní stroj řízený řadičem.
Základní frekvence = takt procesoru.
Strojový cyklus = čas potřebný k zápisu (čtení) slova z paměti (např. 3 takty)
Instrukční cyklus = čas potřebný pro výběr a provedení instrukce

Příklad formátu instrukce:

Operační kód (operační znak)

Adresa operandu / operand

Adresa 2. operandu / 2. operand

^ ne u všech instrukcí ^

Fáze procesoru:

výběr
- operačního kódu z paměti
- operandu / adresy operandu z paměti
provedení instrukce
přerušení

Výběr instrukcí je řízen registrem:

čítač instrukcí (adres)
PC (Program Counter)
IP (Instruction Pointer)

Po provedení instrukce se zvyšuje o délku instrukce. Plní se např. instrukcí skoku.

Počítač

pracující ve dvojkovém doplňkovém kódu
registry
- A - střádač - 8 bitový (slabika) (Accumulator)
- PC - čítač instrukcí - 16 bitový (slovo) (Program Counter)
paměť

64 KB
adresovatelná jednotka = slabika
PC - čítač instrukcí - 16-bitový (slovo)
data - 8 bitová

příklad - zapojení mikroprocesoru Intel 8080 (1979) - 8 bitový procesor

8 bitový procesor
0,0 - impulsy vnějších hodin

I. část instrukčního souboru

LDA adresa - Load A Direct
- naplní registr A obsahem slabiky z paměti
- uložení instrukce v paměti:

operační znak	16 bitová adresa paměti
3Ah	nižší slabika adresy	vyšší slabika adresy

STA adresa - Store A Direct
- Uloží reg. A do paměti
- uložení instrukce v paměti

operační znak	16 bitová adresa paměti
32h	nižší slabika adresy	vyšší slabika adresy

JMP adresa - Jump Unconditional
- nepodmíněný skok na adresu
- uložení instrukce v paměti:

operační znak	16 bitová adresa paměti
0DAh	nižší slabika adresy	vyšší slabika adresy

Příklad: X=Y

LDA 101h
STA 100h

obsahy paměti :
100h ..X
101h ..Y

Další příklad:

200h: LDA 101h
203h: STA 100h
206h: ...

adresa	200h	201h	202h	203h	204h	205h	206h
obsah	3Ah	01	01	32h	00	01	...

Big-Endian a Little-Endian

Který bajt slova je nejvyššího řádu?

Big-Endian

Bajt nejvyššího řádu je uložen na nejnižší adrese.
Příklad uložení čísla 123456₁₆ ve 32bitovém slově big-endian:

  Adresa    00   01   02   03
            00   12   34   56

Používají např. sálové počítače IBM 370, Motorola 68000 a Sun Sparc.

Little-Endian

Bajt nejnižšího řádu je uložen na nejnižší adrese.
Příklad uložení čísla 123456₁₆ ve 32bitovém slově big-endian:

  Adresa    00   01   02   03
            56   34   12   00

Používá např. INTEL x86 (současná PC), DEC Alpha

Middle-Endian

Pořadí bajtů 3-4-1-2 nebo 2-1-4-3.

Bi-Endian

Např. procesor PowerPC (Power Macintosh) umožňuje pracovat s Big-Endian i Little-Endian.

Bity v bajtu jsou big-endian bez ohledu na pořadí bajtů.

Označení big-endian a little-endian převzato z románu Jonathana Swifta Gulliverovy cesty: nepochopené nařízení vládce rozbíjet vejce na menším konci, zatímco tradičně se vejce rozbíjelo na konci větším.

E-mailová adresa je little-endian. Americký způsob zápisu data mm/dd/yy je middle-endian, evropský dd/mm/yy little-endian, japonský yy/mm/dd big-endian pro evropské/americké datum.

Následující: Fáze instrukcí, příznakový registr
Obsah

Michal Brandejs brandejs@informatics.muni.cz