A2 - IL PROCESSORE 8086 (1)

A2 - IL PROCESSORE 8086

• Parte del corso di Sistemi e reti

• Classe III IIS G. Vallauri

La Famiglia x86

• Composta da molti processori di diverse aziende (Intel, IBM, Fujitsu, OKI, Siemens).

• Il processore 8086 è il primo della famiglia x86.

• Garantita retrocompatibilità:

  • Ogni processore può eseguire codice dei precedenti.

Architettura x86

• Architettura logica condivisa tra i sistemi x86.

• Instruction Set Architecture: visione del processore dal programmatore.

• Tipologie di architettura:

  • x86-16: 16 bit (8086)

  • x86-32: 32 bit

  • x86-64: 64 bit

Il Processore 8086

• Nato nel 1978.

• “Antenato” della famiglia x86.

• Spazio di indirizzamento: 1 MB.

• Parallelismo: 16 bit (usa registri e bus a 16 bit).

I Registri del 8086

• Registri:

  • Data Register

  • Instruction Queue

  • Address/Data: AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL, SP, BP

  • Segment Register

  • ALU

  • Control (20 pin e 16 pin)

Tipi di Registri

• Registri Dato:

  • AX (Accumulator Register)

  • BX (Base Register)

  • CX (Count Register)

  • DX (Data Register)

• Registri Segmento:

  • CS (Code Segment)

  • DS (Data Segment)

  • ES (Extra Segment)

  • SS (Stack Segment)

• Registri Puntatore:

  • PC (Program Counter)

  • SP (Stack Pointer)

  • SI (Source Index)

  • DI (Destination Index)

Organizzazione della Memoria

• Memoria segmentata in 64 Kbyte.

• Tipi di segmenti:

  • Codice, Dati, Stack, Extra.

Registri Segmento

• Utilizzati per costruire indirizzi fisici.

• Puntano all'inizio dei vari segmenti:

  • CS, DS, ES, SS.

Registri Puntatore

• Contengono indirizzi relativi (offset):

  • PC/IP per il prossimo codice nel CS.

  • SP per la cella corrente nel SS.

  • SI/DI per i dati nel CS.

Registri Ulteriori

• IR (Instruction Register): codice binario dell'istruzione in esecuzione.

• MDR (Memory Data Register): dati letti o scritti.

• MAR (Memory Address Register): ultimo indirizzo di memoria referenziato.

Registro di Stato (PSW)

• 16 bit, 9 utilizzati come flag.

• Tipi di Flag:

  • Condizione (

    • SF, ZF, PF, CF, OF)

  • Controllo (IF, TF).

Componenti 8086

• EU (Execution Unit)

• CU (Control Unit)

• BIU (Bus Interface Unit)

Il Clock

• Regola l'attività della CPU mediante un oscillatore.

• Misurato in Herz.

• Esempio di clock 8086: 4.77 MHz.

Ciclo Fetch-Decode-Execute (FDE)

• Fasi:

  • Fetch: lettura dell'istruzione dalla memoria.

  • Decode: decodifica dell'istruzione.

  • Execute: esecuzione dell'istruzione.

• Eseguito in sequenza fino al termine del programma.

Gestione Memoria in 8086

• Memoria segmentata in massimo 64 Kbyte per segmenti.

• Inizio a indirizzi multipli di 16.

Esempi di Calcolo Indirizzi

• Le istruzioni in Assembler sono riferite a segmenti differenti con offset variabili.

• Utilizzo del registro CS e PC per determinare indirizzi assoluti.

Gestione dello Stack

• Caratteristiche dello Stack:

  • Regole LIFO per la memorizzazione.

  • Dimensione fissa o configurabile del segmento.

• Istruzioni di gestione Stack:

  • PUSH: salva nel Stack.

  • POP: preleva dal Stack.

• Attenzione a overflow e underflow dello Stack.

Pipeline

• Migliora l'efficienza del ciclo F-D-E.

• Divisione dei compiti tra EU, CU e BIU.

• Coda di Istruzioni (Instruction Queue) per migliorare la velocità di esecuzione.