Arhitectura 8086

Arhitectura unitatii centrale 8086

= doua unitati separate de procesare a datelor din cadrul CPU:

- EU (execution unit) — unitatea de executie

(Registrii generali, Unitatea aritmetica şi logică, Bloc de comandă, Registrul de stare, Registru de instructiune)

- BIU (bus interface unit) — unitatea de interfata cu magistrala.

(Registrii segment, Bloc de control magistrală, Stiva de instructiuni)

In EU are loc executia instructiunilor in timp ce BIU extrage instructiunile, citeste operanzii si scrie rezultatele in memorie. Cele doua unitati pot opera independent una de cealalta si pot asigura — in majoritatea cazurilor — suprapunerea in timp a etapei de extragere a unei instructiuni cu etapa de executie a unei instructiuni precedent extrase din memorie. In acest mod, practic "dispare" timpul necesar extragerii instructiunilor din memorie, crescand viteza de lucru a microprocesorului deoarece EU executa instructiuni al caror cod a fost deja adus de catre BIU din memorie in microprocesor.

EU (execution unit) — unitatea de executie

Unitatea de executie contine registrii de uz general, unitatea aritmetico-logica, registrul indicatorilor de conditie, un bloc logic de control si o magistrala interna de date de 16 biti. Functiile EU acopera executia tuturor instructiunilor, furnizarea datelor si a adreselor catre BIU, controlul registrelor de uz general si al indicatorilor de conditie.

EU preia instructiunea urmatoare de executat dintr-o coada de asteptare alimentata continuu de unitatea de interfata cu magistrala.

In situatia in care nu exista nici o instructiune de preluat pentru a fi executata, unitatea de executie asteapta pina cand coada este realimentata de catre BIU. Daca in cursul executiei instructiunii este necesar accesul la o locatie de memorie sau la un echipament periferic, EU solicita unitatii de interfata cu magistrala sa transfere data, executand ciclul de magistrala corespunzator (citire/scriere la memorie sau port).

BIU — Unitatea de interfata cu magistrala

Unitatea de interfata cu magistrala executa toate operatiile externe de magistrala ce sunt necesare pe parcursul extragerii si executiei unei instructiuni. Ea se compune din registrii de segment, un registru de tip contor de program denumit pointer de instructiuni (instructionn pointer), registri de comunicatie interna, o schema logica pentru generarea adresei pe cele 20 de linii de adresa ale microprocesorului 8086 si pentru controlul magistralei multiplexate precum si o coada de instructiuni (queue). Aceasta este realizata cu o memorie RAM de 6 octeti si contine instructiuni care sunt extrase in avans de BIU si urmeaza sa fie preluate de EU pentru decodificare si executie.

Cele doua unitati de procesare ale CPU opereaza independent una de alta — in sensul ca, ori de cite ori doi sau mai multi octeti din coada sunt liberi, iar EU nu solicita BIU la efectuarea vreunui ciclu de magistrala, unitatea de interfata cu magistrala executa in avans cicluri de extragere de instructiuni pentru a realimenta locatiile libere din coada de instructiuni. Acest mod de lucru permite BIU sa furnizeze EU instructiuni extrase anterior fara a monopolize magistrala sistemului caci, in mod normal, in majoritatea situatiilor coada de instructiuni contine cel putin un octet ce poate fi preluat de EU pentru decodificare si executie. In plus, cum sistemele cu microprocesor 8086 au magistrala de date de 16 biti, intr-un singur ciclu de extragere se alimenteaza coada cu doi octeti, cu exceptia cazurilor cand adresa de la care se citeste instructiunea urmatoare este impara.

Instructiunile extrase in avans de BIU sunt cele care urmeaza in mod logic intr-o procesare seriala a programului, ele aflindu-se in memorie in locatii adiacente si la adrese superioare adresei instructiunii care se executa la un moment dat. In cazul in care EU executa o instructiune care transfera controlul programului catre o alta locatie de memorie, BIU reseteaza coada, extrage instructiunea de la noua adresa, transferand-o imediat unitatii de executie, apoi incepe realimentarea cozii de la noua locatie. De asemenea, BIU suspenda operatiile de extragere de instructiuni (cu exceptia celei in curs de desfasurare) ori de cite ori unitatea de executie solicita efectuarea pe magistrala a unui transfer cu memoria sau cu un port de intrare/iesire.