Главные и вспомогательные функции микропроцессора (ликбез).

А что является главной функцией микропроцессора? Его вспомогательные функции, функции повышающие надежность и экономичность его работы? Процессор — единственное «активное» устройство компьютера:

- после включения питания ПК и начального «сброса» системы (по сигналу Reset), он формирует начальный адрес ( FFFF0h ) и инициирует на системном интерфейсе операцию «Чтение команды». Принимает из ПЗУ BIOS команду, исполняет ее;

- формирует адрес следующей команды, выбирает и исполняет ее и т. д. (т.е. начинает исполнение программы POST-теста) и т. д. ...

Внешние устройства и их контроллеры - после начального «сброса» системы по сигналу Reset, устанавливаются в исходное начальное состояние и ждут команду (получив команду будут ее исполнять). Некоторые «интеллектуальные» контроллеры устройств (например HDD) выполняют функцию самодиагностики и затем ждут команду (получив команду будут ее исполнять).

Ячейки оперативной памяти (DRAM или ПЗУ BIOS) - после начального «сброса» системы по сигналу Reset, готовы к выполнению операций чтения и записи.

Системная шина после начального «сброса» системы по сигналу Reset, обеспечивает процессору (и устройствам прямого доступа) возможность выполнения операций чтения и записи в регистры контроллеров, в регистры чипсета, микросхем и в ячейки оперативной памяти.

Главная функция микропроцессора — выполнение заданного для него набора команд:

- выполняя последовательность команд (т. е. Программу) он вычисляет, управляет внешними устройствами, рассчитывает зарплату и т. п. , он может выполнять и бессмысленную последовательность своих команд - ему все равно — он автомат (принцип программного управления — мы пишем программу — он исполняет).

Для реализации Главной функции процессор выполняет целый ряд аппаратных функций:

- формирует адреса для выборки последовательности команд, инициирует на Системном интерфейсе операцию «Чтение команды» и др.;

Главная внешняя функция микропроцессора - это инициирование операций обмена на системном интерфейсе. Выбирая команды, выполняя большинство команд, выполняя аппаратную функцию прерывания процессор инициирует на системном интерфейсе операции обмена: «Чтение команды», «Чтение данных из памяти», «Запись данных в память», «Чтение порта», «Запись в порт», «Чтение дескриптора» и др..

Операцию  обмена  «Чтение  порта» - процессор инициирует выполняя свою команду IN AL,DX (чтение порта), а операцию обмена «Запись в порт» - отрабатывая  свою  команду  OUT DX,AL — запись в порт. Выполняя, например, команду сложения ADD [1000], BX процессор два раза обратится в ОЗУ:

• первый раз — для чтения второго слагаемого (из ячейки с адресом 1000), второй раз - для записи результата сложения (содержимого регистра BX со вторым слагаемым) по адресу 1000.

В операциях обмена с одной стороны всегда участвует один из регистров процессора, а с другой стороны - ячейка оперативной памяти (DRAM или ПЗУ BIOS), или регистр контроллера внешнего устройства, или регистр чипсета и других микросхем (исключение — обмен по «прямому доступу»).

Что есть у процессора для управления внешними устройствами (устройствами ввода, вывода, устройствами внешней памяти)? Есть всего две команды: IN и OUT ( IN AL,DX «чтение порта» и OUT DX,AL «запись в порт»), и есть аппаратная функция «прерывание» (без которой он в принципе может обойтись). Есть еще две команды — INS, OUTS (без которых он в принципе тоже может обойтись).

А что вообще доступно процессору во «внешней среде»: регистры контроллеров внешних устройств, регистры чипсета и других микросхем, ячейки оперативной памяти (DRAM или ПЗУ BIOS).

Вспомогательные функции аппаратуры процессора повышают надежность и эффективность выполнения главной функции (примеры):

1. Защита от перегрева (датчик температуры кристалла, аналоговый контур контроля).

2. Поддержка совместимости со «старыми» процессорами в режиме реального адреса.

3. Отслеживание и обслуживание событий за счет выполнения процедуры прерывания

(ошибки, рабочие ситуации, запросы на обслуживание от внешних устройств и др.).

4. Переключения в различные режимы работы (режим реального адреса, защищенный

режим, режим SMM и др.).

5. Реализация режимов энергосбережения и контроля t^o(STOP GRANT, Sleep, DeepSleep

и др.).

6. Управление регулируемым источником электропитания ядра процессора.

7. Управление внутренней тактовой частотой процессора.

8. Контроль ошибок (ошибка деления на ноль, ошибка четности данных, ошибка

сопроцессора, обращение программы за границу сегмента, обращение процессора

в сегмент с более «низким» уровнем привилегий, чем у сегмента и др.).

9. Отслеживание особых ситуаций ( кэш-попадание в модифицированную строку или

немодифицированную строку кэш-памяти — сигналы HITM#, HIT# и др.).