32-битовый процессор 68020



Предыдущая | Следующая

32-битовый процессор 68020
Процессор 68020 является 32-битовым развитием процессора ранее рассмотренного процессора 68000. Регистры адреса в процессоре 68000 имеют длину 32 бита, но на контакты корпуса выведены только 24 бита. Они обеспечивают адресное пространство 16 Мбайт. В процессоре 68020 незадействованные восемь битов стали рабочими, и он может адресовать память 4 Гбайт плоского адресного пространства. В процессорах фирмы Motorola сложные манипуляции с сегментами и смещениями, характерные для процессоров фирмы Intel, не нужны. В процессорах адресация проводится по содержимому регистров адреса.
Блок-схема процессора 68020 представлена на рис. 16.20. Он представляет собой законченный 32-битовый процессор с отдельными шинами адреса и данных, он совместим вверх с процессором 68000. Имеется много режимов адресации, которые упрощают реализацию языков высокого уровня.
Процессор 68020 производится по высококачественного КМОП-технологии и имеет на кристалле более 200000 транзисторов. Частота синхронизации составляет 16 МГц. Внутри процессора есть несколько устройств: секвенсер и устройство управления, операционное устройство, контроллер шины, устройство предвыборки команд и устройство дешифрования команд. Всеми действиями процессора «дирижируют» секвенсер и устройство управления, выполняющие функции менеджера. Они управляют операционным устройством, регистрами и внутренними шинами.
Внешняя 32-битовая шина адреса подключена к операционному устройству, которое проводит все операции, инициируемые командами. В операционном устройстве есть программный счетчик, в схемах которого вычисляются адреса команд. В операционном устройстве есть также блок данных, предназначенный для обработки всех данных в АЛУ и регистрах.
Контроллер шины отвечает за обращением к памяти, а также содержит кэш-память команд. Кэшпамять представляет выделенный блок памяти с быстрым считыванием. Например, в компьютере с процессором 80386 кэш-память можно включить между основной памятью и самим процессором. Кэш-память устроена так, что в ней хранятся команды и данные, которые часто используются в ходе выполнения программы. Когда процессору нужны такие данные, он до обращения к основной памяти проверяет их наличие в кэш-памяти. Если нужные данные находятся в кэш-памяти, процессор быстро получает их и не расходует времени на обращение к основной памяти. Обычно емкость кэш-памяти невелика.

В контроллере шины процессора 68020 имеется внутренняя кэш-память команд. Сам контроллер формирует все выходные сигналы управления и воспринимает входные сигналы. Подробнее о линиях управления сказано в главе 15, посвященной процессору 68000. Кэш-память команд подключена к линиям внешней 32-битовой шины данных.
Устройство предвыборки и декодирования команд работает совместно с операционным устройством. Оно выбирает команды из памяти и декодирует их. Блок предвыборки образован группой регистров и выбирает одновременно три командных слова, а затем декодирует их. Следовательно, процессор не выбирает и не декодирует команды по одной. Когда процессору нужны команды, они уже находятся внутри него и декодированы. При этом экономится много времени, так как предвыборка и декодирование проводятся одновременно с выполнением предыдущей команды.
Адресация команд для предвыборки и данных осуществляется различными устройствами, что позволяет проводить эти операции одновременно. Если нужная команда находится в кэш-памяти, а данные в основной памяти, команда и данные считываются одновременно

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах