Компютърна система IBM/ XT I8086

Компютърна система IBM /XT I8086

1. Основни функционални блокове на ДП на компютърната система IBM/XT с процесор 8086

v  Микропроцесор: 8086 CPU (Central Processing Unit) на системата;

v  Копроцесор: 8087;

        Математически копроцесор за ускоряване на изчислителните операции.

v  RAM (Random Access Memory);

  Памет с произволен достъп, оперативна памет с обем максимално 1 MByte.

v  BIOS-ROM (Read Only Memory);

  Памет само за четене. Съдържа базова входно-изходна система, програмите за основните системни операции.

v  Контролер на шината: 8288;

  Декодиране на сигналите на процесора и генериране на сигналите на шината (ALE, / AEN,…).

v  Тактов генератор: 8284;

  Генериране на системния такт. Логика за хардуерно начално установяване, генериране на сигнала Ready (чрез него процесорът получава информация дали периферията е готова за обработка на данните).

v  Контролер за прекъсванията: 8259;

  Управление на логиката за прекъсвания.

v  DMA-контролер: 8237;

 Direct Memory Access – директен достъп до паметта. Предаване на данни, например от твърдия диск към паметта, без директно участие на микропроцесора.

v  Таймер: 8253;

 Системен часовник, брояч.Генериране на цикли за опресняване на паметта. Работи с честоти до 2,6 MHz

v  PIO: 8255;

 Parallel Input Output – парален вход/изход, прочитане на настройките на DIP превключвателите, управление на високоговорителя, комуникация с клавиатурата.

v  Процесор в клавиатурата: 8048.

   Четене на клавиатурната матрица и преобразуване на данните в сериен формат.

2.      Системни ресурси на ДП

v  Микропроцесор INTEL 8086 с тактова честота 4,7 MHz;

v  20-битова адресна шина;

v  16-битов вход/изход;

v  256 KByte динамична памет RAM (запоена на ДП);

v  Интерпретатор на BASIC, съхранен в памет ROM;

v  Цокъл за математически копроцесор 8087;

v5 разширителни слота (PC-слот), 2 от слотовете са заети от графична карта и флопидисков контролер;

v  Един паралелен интерфейс (принтер);

v  Максимално две 5,25” флопидискови у-ва с капацитет 360 Kbyte;

v  Графична карта CGA;

v  Извод за касетъчен магнетофон за използване като запомнящо у-во с голям обем (масова памет);

v  Захранващо у-во 63,5W.

Шина ISA

Тя е 8 битова шинна архитектура и се използва в оригиналните IBM PC компютри. Прехвърлянето на данни по тази шина изисква между два и осем такта. Теоретичната максимална скорост на прехвърляне на данни по ISА шината е около 8 МВ/сек. Пропусквателната способност на 8-битовата шина е два пъти по-ниска(4.17 МВ/сек.).  8-битовият разширителен слот разполага с 62 контакта. Слотът предоставя 8 линии за данни и 20 адресни линии, които му позволяват да адресира до 1 МВ памет.

Входно- изходни портове: - PIO: 8255

Parallel Input Output – парален вход/изход, прочитане на настройките на DIP превключвателите, управление на високоговорителя, комуникация с клавиатурата.

3.     Характеристики на процесор I8086

Вътрешната структура на процесор I8086 е с 16 линии за данни. Може да обработва както 8-разредни така и 16 разредни операнди. Броят на адресните линии на микропроцесора е 20, което позволява използването на адресното пространство за памет до 1 мегабайт. I8086 разполага с отделно входно-изходно адресно пространство до 64КВ. Той се класифицира като микропроцесор от трето поколение, при което извличането на инструкциите и изпълняването им се припокриват по време. Това става чрез едновременното действие на две отделни вътрешни устройства: изпълнително устройство (ИУ) и устройство за връзка с шината (УВШ). ИУ изпълнява инструкциите, поддържа управляващи флагове и флагове за състояние на микропроцесора и предава данни и адреси към УВШ. Структурата на ИУ включваща регистри с общо предназначение, регистри за временно съхраняване на информация и аритметично-логическо устройство (АЛУ), е 16 разредна. Извличането на инструкции, четенето на операндите и записа на резултатите се осъществява  от УВШ. Всички адресни компоненти които се обработват от изпълнителното у-во, са 16- разредни. Те определят отместването на даден адрес спрямо началото на определен сегмент от адреснто пространство на микропроцесора. Чрез сегментните регистри на УВШ-CS, DS, SS, ES, микропроцесора поддържа във всеки момент 4 сегмента на паметта. Началните адреси на тези сегменти са кратни на 16 т.е.в младшата част на двоичния запис се съдържат 4 нули. Старшата част на адреса на сегментите се задава от съдържанието на сегментните регистри, които също са 16- сегментни. Устройството за връзка с шината има собствено АЛУ, чрез което комбинира началния адрес на даден сегмент и отместването и получава 20-разреден адрес, осигуряващ достъп до пълното адресно пространство памет на микропроцесора. ИУ и УВШ работят независимо едно от друго. Когато ИУ е заето с изпълнение на инструкции, УВШ извлича предварително следващи инструкции от паметта и ги записва във вътрешен буфер-опашка за инструкции. От там те се предават за изпълнение в ИУ. Когато дадена инструкция изисква достъп  до системната или входно-изходната памет, ИУ издава заявка до УВШ за четене или за запис на съответните данни. Буферът за опашката от инструкции на I8088 е с обем 6 байта. 

4.     Разлики между I8088 и I8086

Електрическото свързване с разширителните карти – интерфейсни или графични, се осъществяват чрез куплунги, наричани слотове.Тук и двата процесора се държат като 8-битови системи. И двата случая адресната шина е 20-битова.Така може да се адресира 1 MByte (1024 KByte) памет.Но за потребителя са достъпни максимално 640 KByte (RAM), тъй като горната памет (от 640 KByte до 1 MByte) се използва от графичните карти и от ROM-BIOS.

Шината за данни на процесора 8086 е 16-битова,а на 8088-8 битова. Тъй като и двата процесора работят вътрешно с 16-битови регистри, 8088 се нуждае от два достъпа за прочитане на команди или данни от паметта. Поради това скоростта на вътрешната комуникация в системата, базирана на 8088, е с около 25% по-ниска отколкото в система 8086.

И при двата процесора данните и адресите се предават по обща шина за данни и адреси чрез мултиплексиране, като за разделянето им се използва тригер, който се превключва със сигнала ALE (Address Latch Enable) от контролера на шината – 8288.

Процесор	Размер  на вътрещната памет	Шина за данни	Адресна шина	Максимална адресир. памет	Тактова честота
8088	16 бита	8 бита	20 бита	1МВ	4-8 MHz
8086	16 бита	16 бита	20 бита	1МВ	4-8  MHz

5.     Режими на работа:

Микропроцесорите І8086 и І8088 могат да работят в два режима на работа: Режим на максимална и режим на минимална конфигурация. Режимът се определя от приложения потенциал на извода MN/MX на микропроцесора. В минимален режим изводът MN/MX се свързва към +5V, а в максимален-към маса.  В режим на минимална конфигурация(еднопроцесорна система) микропроцесорът осигурява самостоятелно всички необходими управляващи сигнали за обмен на информация с паметта и устройствата, разположени във входно- изходното адресно пространство. В режим на максимална конфигурация същите сигнали се изработват от контролера на шината І8288.

CPU i8086