Разрядность адресной шины процессора как узнать
Обновлено: 05.07.2024
Двумя наиболее важными характеристиками процессора являются скорость и ширина его внешней шины данных. Они определяют скорость, с которой данные могут быть перемещены в процессор или из него.
Хороший способ разобраться в этом потоке информации — рассмотреть автомагистраль и трафик на ней. Если на шоссе есть только одна полоса для каждого направления движения, только один автомобиль может двигаться в определенном направлении. Если вы хотите увеличить транспортный поток (перемещать больше автомобилей за заданное время), вы можете либо увеличить скорость автомобилей (сократив интервал между ними), либо добавить больше полос движения, либо и то, и другое.
После того, как были достигнуты 64-битные шины, разработчики чипов обнаружили, что они не могут увеличить скорость дальше, потому что синхронизировать все 64 бита слишком сложно. Было обнаружено, что, возвращаясь к меньшему количеству дорожек, можно было увеличить скорость передачи битов (то есть сократить время цикла), так что стала возможной еще большая пропускная способность. Из-за этого многие новые процессоры имеют только 4-битные или 16-битные шины данных, однако они имеют более высокую пропускную способность, чем 64-битные шины, которые они заменили.
Еще одно усовершенствование новых процессоров — использование нескольких отдельных шин для разных задач. В традиционном дизайне процессора все данные проходили через одну шину, тогда как в новых процессорах есть отдельные физические шины для данных, поступающих к набору микросхем, памяти и слоту(ам) видеокарты и обратно.
Адресная шина
Адресная шина — это набор проводов, по которым передается адресная информация, используемая для описания области памяти, в которую данные отправляются или из которой данные извлекаются. Как и в шине данных, каждый провод в адресной шине несет один бит информации. Этот единственный бит представляет собой одну цифру в адресе. Чем больше проводов (цифр) используется при вычислении этих адресов, тем больше общее количество местоположений адреса. Размер (или ширина) адресной шины указывает максимальный объем ОЗУ, который чип может адресовать.
Аналогия с шоссе в предыдущем разделе "Шина ввода-вывода данных" может показать, как вписывается адресная шина. Если шина данных является шоссе, а размер шины данных эквивалентен количеству полос, адресная шина относится к номеру дома или адресу улицы. Размер адресной шины соответствует количеству цифр в адресном номере дома. Например, если вы живете на улице, адрес которой ограничен двузначным числом (с основанием 10), для этой улицы может существовать не более 100 различных адресов (00–99) (102). Добавьте еще одну цифру, и количество доступных адресов увеличится до 1000 (000–999) или 103.
Компьютеры используют двоичную (с основанием 2) систему счисления, поэтому двузначное число обеспечивает только четыре уникальных адреса (00, 01, 10 и 11), рассчитанных как 22. Трехзначное число обеспечивает только восемь адресов ( 000–111), что равно 23. Например, процессоры 8086 и 8088 используют 20-битную адресную шину, которая вычисляет максимум 220 или 1 048 576 байт (1 МБ) адресных ячеек. В следующей таблице описаны возможности процессоров по адресации памяти.
| 64-разрядная версия AMD/Intel | |
|---|---|
| Адресная шина | 40 бит |
| Байт | 1 099 511 627 776 |
| КиБ | 1 073 741 824< /td> |
| МиБ | 1 048 576 |
| ГиБ | 1024 | < /tr>
| TiB | 1 |
Шина данных и адресная шина независимы, и разработчики микросхем могут использовать для каждой из них любой размер. Однако обычно чипы с большими шинами данных имеют большие адресные шины. Размеры шин могут предоставить важную информацию об относительной мощности чипа, измеряемой двумя важными способами. Размер шины данных указывает на способность чипа передавать информацию, а размер адресной шины говорит о том, какой объем памяти может обрабатывать чип.
Внутренние регистры (внутренняя шина данных)
Размер внутренних регистров указывает, с каким объемом информации процессор может работать одновременно и как он перемещает данные внутри чипа. Иногда ее также называют внутренней шиной данных. Регистр — это ячейка хранения внутри процессора; например, процессор может складывать числа в два разных регистра, сохраняя результат в третьем регистре. Размер регистра определяет размер данных, с которыми может работать процессор. Размер регистра также описывает тип программного обеспечения или команд и инструкций, которые может выполнять микросхема. То есть процессоры с 32-битными внутренними регистрами могут выполнять 32-битные инструкции, обрабатывающие 32-битные фрагменты данных, а процессоры с 16-битными регистрами — нет. Процессоры от 386 до Pentium 4 используют 32-битные внутренние регистры и могут запускать по существу одни и те же 32-битные ОС и программное обеспечение.Процессоры Core 2, Athlon 64 и более новые имеют как 32-разрядные, так и 64-разрядные внутренние регистры, которые могут запускать существующие 32-разрядные ОС и приложения, а также более новые 64-разрядные версии.
8086 имеет 20-битную адресную шину. Таким образом, он может адресовать 2^20 разных адресов. Это означает, что размер памяти 2^20, т. е. 1 МБ.
У меня есть несколько сомнений:
Из того факта, что 8086 имеет 20-битную адресную шину, я понимаю, что он может иметь 2^20 различных комбинаций нулей и единиц, каждая из которых представляет один физический адрес. Чего я не понимаю, так это того, как 2 ^ 20 разных адресов означают 1 МБ адресуемой памяти? Как общее количество различных местоположений адресов связано с объемом памяти (в мегабайтах)?
Кроме того, поправьте меня, если я ошибаюсь, регистры 16-битных сегментов в 8086 содержат начальные адреса различных сегментов в памяти (код, стек, данные, дополнительные). в памяти 20 бит? Тогда как 16-битный регистр может содержать 20-битные адреса? Если он содержит старшие 16 бит 20-битного адреса, как процессор определяет, на какой именно адрес он должен указывать?
P.S. Я новичок в микропроцессорах и полностью полагаюсь на самообучение, поэтому извините, если мои вопросы покажутся немного глупыми.
Заранее спасибо.
3 ответа 3
Что касается вашего первого вопроса, объем памяти и адресное пространство — это одно и то же. Память состоит из адресов, где каждый адрес содержит значение. В 8086 каждый адрес содержит 8 бит данных. Тогда адреса $2^$ означают $2^$ записей размером 8 бит каждая. Как вы знаете, $2^=1$ мегабайт и 8 бит = 1 байт, поэтому 20 бит адреса означают 1 мегабайт адреса x 8 бит = 1 мегабайт памяти.
Что касается вашего второго вопроса, вы правы - адресу нужно 20 бит, а каждый регистр всего 16 бит. Таким образом, решение состоит в том, чтобы использовать два регистра для адресации каждого адреса в памяти. Имея 2 регистра, мы потенциально имеем 32 бита, но адресному пространству нужно только 20, поэтому 8086 фактически манипулирует двумя регистрами, чтобы получить только 20 бит. По сути, он объединяет 4 бита (все нули) в первый регистр (так что теперь это 20 бит) и добавляет результат в другой регистр. Легко проверить, что каждая комбинация из 20 бит доступна через два регистра (на самом деле несколько комбинаций ведут к одному и тому же адресу).
$\begingroup$ Простое замечание, что каждое адресное место содержит 8 бит данных, решает мою первую проблему. Почему это не упоминается ни в одном тексте, который я читал. $\endgroup$
$\begingroup$ Это подразумевает ширина шины данных. Но это явно указано во многих местах, см., например, техническую спецификацию 8086, подраздел «Организация памяти»: «Процессор предоставляет 20-битный адрес памяти, который определяет местонахождение байта, на который делается ссылка». $ \endgroup$
В этом прелесть cisc-машин. Для начала, как вы видите, адресная шина имеет ширину 20 бит, а резисторы имеют ширину 16 бит, поэтому микропроцессор будет обрабатывать 16 бит за раз.
Теперь давайте ответим на ваши вопросы:
1) Размер адреса никак не связан с размером архитектуры. У вас могут быть инструкции, которые могут отображать 64-битное или 128-битное адресное пространство в инструкциях. Например, mov может быть жестко запрограммирован в самом аппаратном обеспечении для получения следующей схемы адресации по мере необходимости, что устраняет требования к шине и резисторам одинакового размера. Та же самая команда mov с правильной маскировкой битов может использовать адреса специальных резисторов вместо областей памяти. Он сводится к выбору архитектуры системы. Таким образом, комплексный набор команд имени. Это выходит за рамки этого простого объяснения, но, чтобы дать представление, инструкции достаточно гибки, чтобы понимать схемы адресации.
Поэтому ответ - нет, когда вы сохраняете данные резистора в памяти, это относится к 16-битной шине данных. Он по-прежнему хранит данные как обычно. Но микропроцессор может работать с 8-битной, 16-битной или разделять 32-битную операцию на подоперации, а также в зависимости от инструкции.
Он использует сегменты для разделения памяти на пригодные для использования фрагменты, которые отображаются путем объединения 16-битной схемы адреса, но путем сдвига ее на 4-битную и добавления битов смещения для получения фактического физического адреса. Современный процессор использует специальное оборудование, называемое блоком управления памятью, с несколькими режимами работы прямого доступа к памяти и доступа ввода-вывода.
Вот цитата:
Вместо того, чтобы объединять регистр сегмента с регистром адреса, как в большинстве процессоров, адресное пространство которых превышает размер их регистра, 8086 сдвигает 16-битный сегмент только на четыре оставшихся бита, прежде чем добавить его к 16-битному смещению. (16×сегмент + смещение), таким образом создавая 20-битный внешний (или эффективный, или физический) адрес из 32-битной пары сегмент:смещение. В результате на каждый внешний адрес может ссылаться 212 = 4096 различных пар сегмент:смещение.
2) Ответ на этот вопрос связан с тем, как 8086 преобразует адрес в сегменты.Как видите, он не сразу добавляет смещения, а напрямую использует схемы адресов для сопоставления физических адресов без добавления дополнительного оборудования. Это умный способ адресации, и он не требует смещения, поскольку он уже сопоставлен с сохраненным адресным пространством, которое имеет ширину 32 бита, когда вы добавляете адрес + смещение, достаточно для хранения 4 ГБ пространства, которое вы можете видеть в моделях 80386. Также сделать его обратно совместимым.
Что такое адресная шина, шина данных и шина управления в компьютере?
Если вы читаете это руководство, пропуская предыдущее руководство, я настоятельно рекомендую вам сначала изучить предыдущее руководство. В предыдущем уроке мы обсудили основную концепцию автобусов. Мы также можем сказать, что предыдущий урок является вводным уроком об автобусах…
Давайте вернемся к теме... Сегодня я расскажу о адресной шине, шине данных и шине управления.
Что такое адресная шина?
Адресная шина используется ЦП для отправки адреса ячейки памяти или порта ввода/вывода, к которому нужно получить доступ в данный момент. Это однонаправленная шина, т. е. адрес может передаваться только в одном направлении, то есть от ЦП к требуемому порту или местоположению.
Будь то операция чтения или записи, ЦП вычисляет адрес требуемых данных и отправляет его по шине данных для выполнения требуемой операции. Максимальное количество ячеек памяти, к которым можно получить доступ в системе, определяется количеством линий адресной шины.
Адресная шина из n строк может быть адресована напрямую не более чем в 2n точках. Таким образом, 16-битная адресная шина может обеспечить доступ к 2 16-битным или 64-килобайтным памяти.
Что такое шина данных?
Шина данных используется для передачи данных и инструкций от ЦП к памяти и периферийным устройствам и наоборот. Таким образом, это двунаправленная шина. Это одна из наиболее важных частей соединений с ЦП, поскольку каждая программная инструкция и каждый байт данных в какой-то момент должны проходить по шине.
Размер шины данных измеряется в битах. Размер шины данных оказывает большое влияние на архитектуру компьютера, поскольку ее важные параметры, такие как размер слова, квант данных и т. д., определяются и управляются размером шины данных.
Что такое шина управления?
Шина управления содержит различные отдельные линии, несущие синхронизирующие сигналы, которые используются для управления. Различные периферийные устройства, подключенные к ЦП. Общие сигналы, которые передаются по шине управления от ЦП к устройствам и наоборот, это чтение памяти, запись в память, чтение ввода-вывода, запись ввода-вывода и т. д.
Сигналы разработаны с учетом философии конструкции микропроцессора и требований различных устройств, подключенных к ЦП. Таким образом, разные типы микропроцессоров имеют разные управляющие сигналы. См. ниже для лучшего понимания.
Адресная шина — переносит адреса памяти от процессора к другим компонентам, таким как основное хранилище и устройства ввода/вывода. Адресная шина однонаправленная. Шина данных – передает данные между процессором и другими компонентами. Шина данных является двунаправленной.
Какой размер адресной шины и шины данных?
Адресная шина хранит расположение байта памяти. Если адресная шина имеет размер 32 бита, это означает, что она может содержать до 232 чисел и, следовательно, может ссылаться на до 232 байтов памяти = 4 ГБ памяти, и любая память больше этой бесполезна. Шина данных используется для отправки значения для записи/считывания из памяти.
Какова функция шины данных?
Шина данных может передавать данные в память компьютера и из нее, а также в центральный процессор (ЦП), который действует как «движок» устройства, или из него. Шина данных также может передавать информацию между двумя компьютерами.
Какой размер шины данных?
Какова функция адресной шины?
Адресная шина Связана с передачей адреса в одном направлении, от ЦП к ОЗУ. Единственной целью адресной шины является идентификация адреса ячейки в кэше или основной памяти, из которой следует читать или записывать. Каждая ячейка в памяти будет иметь свой уникальный адрес, это называется адресуемостью.
Какой размер шины данных и адресной шины в микроконтроллере 8051?
Какой размер адресной шины?
Размер адресной шины Размер адресной шины определяет объем памяти, который ЦП может адресовать напрямую. Например, 20-битная адресная шина может иметь доступ к одному мегабайту (1 МБ); 24 бита достигают 16 МБ, а 32 бита могут обрабатывать четыре гигабайта (ГБ).
Какова функция адресной шины?
Что такое адресная шина данных?
: элемент в ЦП компьютера, который передает местоположение хранимой информации. Адресная шина позволяет ЦП отправлять адрес в ОЗУ, а шина данных обеспечивает фактическую передачу данных в ЦП.
Как определить размер адресной шины?
Поэтому, чтобы вычислить объем адресуемой памяти, мы должны умножить количество адресов на их размер. Общая адресуемая память = (2 ^ ширина адресной шины) * ширина шины данных. То есть машина с 16-битной шиной данных и 32-битной адресной шиной будет иметь.
Что такое шина данных и адреса?
Определение. Адресная шина — это компьютерная шина, которая используется для указания физического адреса в памяти. Шина данных — это компьютерная шина, которая используется для передачи данных между компонентами.
Читайте также: