Физическое устройство процессора 286


Предыдущая | Следующая

Физическое устройство процессора 286
Процессор 286 выпускается в 68-контактном корпусе типа «сетка контактов» PGA (Pin Grid Array), разводка которого представлена на рис. 16.11. Для линиц адреса и данных имеются отдельные контакты в отличие от процессоров 8088/8086 с мультиплексной шиной адреса-данных.
Корпус PGA имеет внешние и внутренние контакты, что усложняет тестирование. Для доступа к отдельным контактам нужно действовать внимательно и осторожно. К счастью, обычно процессор вставляется в гнездо. При необходимости процессор можно вынуть и заменить заведомо исправным. Такой способ проверки процессора является наилучшим.
Сигнальные линии процессора 286 приведены на рис. 16.11. Показанные сигналы не соответствуют физическим контактам корпуса. При тестировании следует пользоваться физической разводкой сигналов; 24 линии адреса А23—АО выведены на контакты 7 —28 и 32 —34, а 16 линий данных — на контакты 51—36.
На рис. 16.12 представлена блок-схема процессора 286. На ней видно, что 24 линии адреса выходят из защелок и усилителей адреса. Здесь же показан сигнал разрешения старшего байта *ВНЕ, который действует совместно с линией АО. Сигналы АО и *ВНЕ могут выбирать старший байт слова, младший байт слова, целое слово или ничего при обращении к памяти или периферийному устройству. На контакт 67 выведен сигнал М/*Ю, при его высоком уровне процессор адресует память, а при низком — устройства ввода-вывода.
Двунаправленные линии данных подключены к усилителям данных. Вводимые данные могут быть командами или операндами. Команды направляются в дешифратор команд, а операнды поступают в защелки данных для обработки. Выводимые данные через усилители передаются в память или устройства ввода-вывода.
Управление линиями шины. Для управления шиной предназначено несколько входных и выходных сигналов. Входными являются сигналы готовности 'READY (контакт 63) и захвата HOLD (контакт 64), а выходными — сигналы состояния *SO (контакт 5) и *S1 (контакт 4), а также COD/INTA (контакт 66) и подтверждение захвата HLDA (контакт 65). Все эти сигналы играют важную роль в управлении циклами
шины. Они действуют совместно с сигналом синхронизации CLK, который подается на контакт 31. Циклы шины формируются для всех операций считывания, записи и прерывания. Для более простого управления шиной фирма Intel разработала микросхему контроллера шины 82288 в 20-контактном корпусе DIP (рис. 16.13).
Три линии *SO, *S1 и М/ЧО управления шиной процессора 286 подаются непосредственно в контроллер шины, а он формирует девять сигналов управления внешней шиной. Есть пять выходов считывания-записи-прерывания: *MRDC — считывание из памяти, *MWTC — запись в память, 4ORC — считывание ввода-вывода, *IOWC — запись ввода-вывода и 4NTA — подтверждение прерывания. Четыре сигнала предназначены для управления защелками адреса и двунаправленными усилителями данных: ALE — разрешение защелки адреса, *DEN — разрешение данных, DT/*R — передача-прием данных. На рис. 16.14 показана типичная система с процессором 286 и контроллером шины.

Арифметико-логическое устройство. Это устройство в процессоре 286 называется операционным устройством EU (Execution Unit). Оно воспринимает входы от дешифратора команд. Для входных и выходных данных имеются двунаправленные защелки. Блок управления EU воспринимает сигналы от внешних контактов.
Имеются входные сигналы занятости 'BUSY (контакт 54), ошибки 'ERROR (контакт 53), прерывания INTR (контакт 57) и немаскируемого прерывания NMI (контакт 59). Во многих приложениях R-режима эти сигналы не используются. Например, контакт 53 и 54 можно подключить к напряжению +5 В, контакт 59 — заземлить, а контакт 57 отставить неподключенным. Однако эти сигналы в Р-режиме играют важную роль.

В операционном устройстве имеются регистры, участвующие в арифметических и логических операциях. Схемы управления шиной объединены в шинное устройство. Командное устройство воспринимает
коды операций от шинного устройства, декодирует их и посылает декодированные команды в операционное устройство. Вся обработка данных ведется в операционном устройстве. После обработки данных операционное устройство сразу же посылает результаты в шинное устройство, которое выдает их на системную шину.

Операционное устройство не только обрабатывает данные, но и вычисляет адреса. После формирования адреса оно передает его в адресное устройство.
Адресное устройство. Адрес от операционного устройства подается на сумматор смещения. Смещение используется для окончательной адресации ячейки памяти. Выход сумматора смещения связан с регистрами базового адреса сегмента и сумматором физического адреса. С привлечением этих регистров вычисляется физический адрес, который подается в защелки адреса шинного устройства. Из защелок адрес выдается на системную шину.

Важным средством процессора 286 является конвейеризация, которая давно применяется в больших и средних компьютерах. Именно благодаря конвейеризации процессор 286 оказывается столь мощным. В 8-битовых процессорах конвейеризация не применяется.
В составе процессора есть устройства, выполняющие определенные функции. Эти устройства реализуют те действия, которые требуются при выполнении команды. Шинное устройство управляет циклами шины, с помощью которых данные считываются из памяти и записываются в нее. Командное устройство декодирует коды операций. Адресное устройство вычисляет физические адреса. Наконец, операционное устройство обрабатывает данные и участвует в вычислении адресов.
Конвейеризация — это способ организации одновременной работы всех устройств. В 8-битовом процессоре каждый из приведенных выше этапов выполняется отдельно, и на него расходуется время, а в процессоре 286 все четыре устройства действуют одновременно, что экономит время. Именно благодаря конвейеризации процессор 286 даже при работе в R-режиме работает во много раз быстрее процессора 8086.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах