Entwiklunggehihte der Mikroprozeoren Jhr µp-typ 1. Genertion 1971 Intel 4004 4-Bit ALU, 16x4Bit Regiter, 12 Bit Adreu, 45 Befehle, 2250 Trnitoren 1972 Intel 8008 8-Bit ALU, 6x8 Bit Regiter, 14 Bit Adreu, 30 µe/befehl, 2.Genertion 1972 Intel 8080 8-Bit Prozeor, 16 Bit Adreu,2µe/Befehl,75 Befehle, 5000 Trnitoren, Interruptfähig 1974 Motorol 6800 1976 Intel 8085 Zilog Z80 3. Genertion Weiterentwiklung de 8080 1978 Intel 8086 16-Bit Prozeor, 29000 Trnitoren, 20 Bit Adreu Intel 8048 1. Ein-Chip Computer 1979 Motorol 68000 Bit Regiter, 16 MB Adreereih, 68000 Trnitoren Z8000 Intel 8088 Motorol 6809 1982 Intel 80286 1984 Intel 80386 1989 1990 Motorol 68020 NS 3 Intel 80486 Motorol 68040 8 Bit Dtenu, intern 16 Bit 4. Genertion -Bit Prozeoren, 275000 Trnitoren, virtuelle Speiherverwltung integriert 1,2 Mio Trnitoren, FPU integriert 1993 Intel Pentium 3,1 Mio Trnitoren, 16 Kyte Che, 64/-Bit Prozeor DEC Alph Chip IBM/Motorol/ Apple: PowerPC 601 64 Bit RISC-Chip, 2,8 Mio Trnitoren /64 Bit RISC Chip,2,8 Mio Trnitoren
Blokhltild Peripherie externer Speiher Tkt µp/ze/cpu Input/Output (I/O) Rehenwerk Steuerwerk RAM ROM Anpßlogik Dtenu Adreu Steueru Sytemu idirektionl unidirektionl
Einfhte Prozeorrhitektur mit Akku Sttu C Z 8 Akku ALU 8 Speiher 2 Dtenu 3 IR OP 8 Adree 5 5 +1 PC 8 Deoder 5 5 R/W Adreu Treier Treier Treier PC Progrm Counter Akku Akkumultor OP Opertion ALU Arithmeti Logi Unit IR Intrution Regiter C Crry Z Zero Befehllite: OpCode Deziml Mnemoni 000 0 HALT 001 1 LOAD mem 010 2 STORE mem 011 3 ADD mem 100 4 SUB mem 101 5 JMP mem 110 6 JMPC mem 111 7 JMPZ mem
Reliierung der ALU Reliierung de Prozeor l digitle Shltung Befehltz der ALU eteht u : Addition (ADD mem) Sutrktion (SUB mem) Lden (LOAD mem) Die ALU wird l -ALU reliiert Kerntük der ALU it ein Addierer Addierer 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 S = XOR C = AND & =1 Hl-Addierer
Vollddierer: Berükihtigung de Üertrg u der vorigen Stelle +1 Vollddierer HA +1 >=1 HA Wird ufgeut u 2 Hlddieren, die Oderverknüpfung der rry` ergit d rry der nähten Stelle Addidtion mehrerer Bit (z.b. 1 Byte) wird durh Prllelhltung mehrer 1- Bit Addierer erreiht n 2 1 0 n 2 1 0 n+1 0 n 2 1 0
Lod mem: Lden de Akku mit dem Inhlt einer Adree => Addition einer 0 & Steuerleitung (trl1) 0 = Lden 1 = Addition +1 Vollddierer Su mem: Sutrktion => Addition de 2er Komplement 2er Komplement : Invertieren (Exor) und Addition einer 1 =1 Steuerleitung (trl2) 0 = Addition 1 = Sutrktion +1 Vollddierer 1
7 7 6 6 Ctrl1 0 0 Ctrl2 & =1 & =1 & =1 7 6 0 7 6 0 LOAD Ctrl1 = 0 Ctrl2 = 0 ADD Ctrl1 = 1 Ctr2 = 0 SUB Ctrl1 = 1 Ctrl2 = 1
Struktur eine 16/ Bit µp Um den Dtenfluß ei der Befehlereitung innerhl eine µp zu etrhten, gehen wir von einem Modell eine 16/ Bit µ u. D Modell it dem Prozeor MC 68000 von Motorol nhempfunden. Regitertz D (Dten) ALU PSR Regitertz A (Adreen) Opernd 1 OR1 Rehenwerk Opernd 2 OR2 Treier 16 Dtenu 16 IDB PC +2 AR OPC QU2/ZI MODE2 MODE1 QU1 Progrmmzähler Operndendree IR 16 24 Adreu m Steuerlogik 4 RAB n Leitwerk Clok Steueru PSR PC IR DBT IDB IAR Prozeortturegiter Zero-Flg Ergeni = 0 Negtiv-Flg Ergeni < 0 Crry-Flg Üertrg in die nähte Stelle Overflow-Flg Bereihüerhreitung Progrmmzähler (Progrmounter) enthält die Adree de nähten Befehl Intruktionregiter enthält d Befehlwort Dtenutreier Interner Dtenu Zwihenpeiher für Opernden