Mikroprozessortechnik
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- Bernd Stieber
- vor 9 Jahren
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1 Thomas Flik Hans Liebig Mikroprozessortechnik CISC, RISC Systemaufbau Assembler und С 5., vollständig neubearbeitete Auflage mit 288 Abbildungen und 30 Tabellen Unter Mitwirkung von M. Menge Ä) Springer
2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in den Aufbau und die Programmierung von Mikroprozessorsystemen Informationsdarstellung Informationseinheiten Zeichen (characters) Hexadezimal-und Oktalcode Ganze Zahlen (binary numbers) Gleitkommazahlen (floating-point numbers) Binärcodierte Dezimalziffern (BCD-Zahlen) Rechnerstruktur (CISC) Übersicht über die Hardwarekomponenten Busorientierte Systemstruktur Mikroprozessor Speicher EhWAusgabeeinheit Assemblerprogrammierung (CISC) Programmdarstellung Programmübersetzung (Assemblierung) Programmeingabe und Textausgabe Der RISC-Mikroprozessor Prozessorstruktur Maschinen-/Assemblerprogrammierung 53 2 Der Mikroprozessor CISC-Programmiermodell Registersatz und Prozessorstatus Datenformate, Datentypen und Datenzugriff Adressierungsarten und Befehlsformate Befehlssatz Unterbrechungssystem und Betriebsarten RISC-Programmiermodell Registersatz und Prozessorstatus Datenformate, Datentypen und Datenzugriff 105
3 X Inhaltsverzeichnis Adressierungsarten und Befehlsformate Befehlssatz Unterbrechungssystem und Betriebsarten Moderne CISC-und RISC-Architekturen Parallel arbeitende Funktionseinheiten Konflikte bei superskalaren Prozessoren Sprungvorhersage Assemblerprogrammierung mit Gegenüberstellung von C-Programmen Assemblersprache Algorithmendarstellung Assemblersyntax und Assembleranweisungen Feste und verschiebbare Programme Makrobefehle und bedingte Assemblierung Programmflußsteuerung Programmverzweigungen Programmschleifen Unterprogrammtechniken Unterprogrammanschluß Parameterübergabe Geschachtelte Unterprogramme Modulare Programmierung RISC-spezifische Programmierung Lade-/Speichere-Problematik Unterprogrammanschluß Programmunterbrechungen Maschinennahe Programmierung in С 206 (M. Menge) 4.1 Abstraktion von der Maschine Abstraktion durch das Betriebssystem Abstraktion durch den Übersetzer C-Übersetzer mit Zuschnitt auf den Prozessor Speicher-und Ein-/Ausgabezugriffe Datentypen Interrupts Nutzung prozessorspezifischer Merkmale Portabilität 219
4 Inhaltsverzeichnis XI 4.3 Standard-C mit Spezialisierung durch Assemblereinbindungen Inline-Assembler Assemblermodule Startup-Code C-Programmierung mit Betriebssystemunterstützung Kommerzielle und frei verfügbare Betriebssysteme Entwurf eines einfachen Betriebssystems Busse und Systemstrukturen Systemaufbau und Systemstrukturen Einkartensystem und Mikrocontroller Busorientierte Mehrkartensysteme Busfunktionen Mehrbussysteme Einige gebräuchliche Busse und Einprozessorstrukturen Mehrprozessorstrukturen Adressierung der Systemkomponenten Isolierte und speicherbezogene Adressierung Karten-, Block-und Bausteinanwahl Byte-, Halbwort-und Wortanwahl Big-endian-und Little-endian-byte-Ordering Busankopplung Datentransportsteuerung Synchroner und asynchroner Bus Schreib-und Lesezyklen Blockbuszyklus Busarbitration Buszuteilung Systemstrukturen Interruptsystem und Systemsteuersignale Codierte Interruptanforderungen Uncodierte Interruptanforderungen Besondere Unterbrechungssignale DerPCI-Local-Bus Motivation und technische Daten Bussignale Busoperationen 321
5 XII Inhaltsverzeichnis 6 Speicherorganisation Speicheraufbau und Speicherzugriff Speicherbausteine Aufbau einer Speicherbank Verschränken von Speicherbänken Überlappen von Buszyklen Speicherzugriffe mittels Blockbuszyklen Caches Speicherhierarchie Laden des Cache Cache-Strukturen Aktualisierungsstrategien und Datenkohärenz Virtuelle und reale Cache-Adressierung Hauptspeicherverwaltung Segmentierung (segmenting) Seitenverwaltung (paging) Segmentierung mit Seitenverwaltung Speicherschutz und Speicherstatus Ein-/Ausgabeorganisation und Rechnerkommunikation Prozessorgesteuerte Ein-/Ausgabe Ein einfacher Interface-Baustein Synchronisationstechniken Gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Ein-/Ausgabevorgänge Schnittstellenvereinbarungen Übertragungsmerkmale Serielle Schnittstellen Parallele Schnittstellen Parallele Ein-/Ausgabe Datendarstellung Datenpufferung und Synchronisation Parallel-Interface-Baustein Asynchron serielle EhWAusgabe Datendarstellung Takt-und Zeichensynchronisation Asynchron serieller Interface-Baustein Synchron serielle Ein-/Ausgabe Takt-und Zeichensynchronisation Protokolle Synchron serieller Interface-Baustein 460
6 Inhaltsverzeichnis ХШ 7.6 Rechnernetze und Datenfernübertragung Weitverkehrsnetze und lokale Netze Datenfernübertragung Sicherung der Datenübertragung Ein-/Ausgabesteuereinheiten und Peripheriegeräte DMA-Controller und Ein-/Ausgabecomputer Direktspeicherzugriff (DMA) DMA-Controller-Baustein Ein-/Ausgabeprozessor Ein-/Ausgabecomputer Hintergrundspeicher Floppy-Disk-Speicher Magnetplattenspeicher Solid-State-Disk und RAM-Disk Optische Plattenspeicher Magneto-optische Plattenspeicher Magnetbandspeicher EhWAusgabegeräte Datensichtgerät und Video-Controller Tastatur Maus Drucker Scanner Periphere Busse Paralleler SCSI-Bus Serielle SCSI-Busse Universal Serial Bus IEC-Bus 558 Literatur 561 Akronyme 566 Sachverzeichnis 569
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