Grundlagen der Mikroprozessortechnik: 8086 Architektur

1. Definition von Hardware, Software und Firmware

• Hardware: Der physische Teil des Systems.
• Software: Ein Satz bestehend aus Programmen, Anwendungen, Anweisungen und Routinen, die zur Koordination mikroprogrammierbarer Systeme genutzt werden.
• Firmware: Software, die in der Struktur eines elektronischen Systems erfasst ist, die Hardware enthält und als Vermittler zwischen Software und Hardware dient.

2. Die ALU (Arithmetic Logic Unit)

Sie ist der operationelle Teil des Mikroprozessors. Diese kombinatorische Schaltung besteht aus einer komplexen Logik, die für die Durchführung arithmetischer Operationen verantwortlich ist. Es gibt verschiedene Adressierungsarten: 0, 1, 2 oder 3 Richtungen. In ihr befinden sich zwei Register: der Akkumulator und das Statusregister.

3. Elemente des Motherboards

• Sockel für den Einbau des Mikroprozessors
• Erweiterungssteckplätze
• Tastatur-Controller
• Allgemeine Anschlüsse
• Sockel für Cache-Speicher
• Tastatur-Anschluss
• BIOS-ROM-Speicherchip
• Jumper-Reihe

4. EU (Execution Unit)

Hier findet die Datenbehandlung innerhalb des 8086 statt. Sie ist für die Auslegung und Ausführung von Anweisungen zuständig. Der Speicher umfasst 64 KByte und die internen Busse sind 16 Bit breit. Sie besteht aus folgenden Elementen: ALU, 16-Bit-Statusregister, acht 16-Bit-Registern (SP, BP, SI, DI).

5. BIU (Bus Interface Unit)

Sie ist für die Erzeugung der 20-Bit-physikalischen Adressen zuständig und sorgt dafür, dass der Bus seine volle Kapazität nutzt. Um den Prozess zu beschleunigen, sucht die BIU Anweisungen und Vorschriften zur Lagerung und liest diese, bevor sie von der EU benötigt werden. Diese werden in einer Warteschlange gespeichert, damit sich die EU auf die Datenverarbeitung und die Ausführung der Instruktionen konzentrieren kann. Sie umfasst: Segmentregister (Code, Daten, Stack, Extra), IP und die Instruktionswarteschlange.

6. Arbeitsmethoden des 8086

• Maximum-Modus: Arbeitet mit anderen Mikroprozessoren an gemeinsamen Bussen.
• Minimum-Modus: Der Mikroprozessor arbeitet nur mit Hilfs-Chips der eigenen Familie zusammen.

7. Kapselungstypen

• Dual In-Line Package (DIP)
• Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC)
• Leadless Ceramic Chip Carrier (LCCC)
• Pin Grid Array (PGA)
• Single Edge Contact (SEC)

8. Arten von RAM

Dynamisches RAM (DRAM)

Nutzt als Grundlage für die Datenspeicherung eine Eigenschaft von MOS-Transistoren, die einen kleinen Kondensator bilden. Ein geladener Kondensator entspricht einer 1, ein entladener einer 0. Da diese Kondensatoren zur Entladung neigen, müssen die Daten durch eine Hilfsschaltung, den sogenannten Refresh-Zyklus, aufgefrischt werden.

Statisches RAM (SRAM)

Diese Speicherart verwendet als grundlegende Speicherzelle ein bistabiles Element (Flip-Flop), das in der Lage ist, ein Bit auf unbestimmte Zeit zu speichern, bis die Stromversorgung unterbrochen oder der Zustand erzwungen geändert wird. Technologien: SRAM bipolar und SRAM MOS.