المعالج المساعد 8087 Microprocessor

يطلق على المعالج المساعد المصطلح Coprocessor أو المصطلح Math Processor، وهو يستخدم في نظم الكمبيوتر IBM PC-XT للقيام بالعمليات الرياضية بشكل أسرع مما لو تركت هذا العمليات للمعالج الرئيسي 8088 ليقوم بها. واستخدام هذا المعالج المساعد يحتم تشغيل المعالج الرئيسي 8088 بأسلوب الـMax. Mode ورغم أن استخدام المعالج المساعد اختياري إلا أنه توجد بعض البرامج التي تشترط في تشغيلها وجود معالج مساعد النظام. ويستطيع المعالج المساعد 8087. أداء جميع العمليات الرياضية مثل الجمع والطرح والضرب والقسمة وكذلك أداء عمليات الدوال المثلثية والدوال اللوغاريتمية والجذور التربيعية. ويتعامل المعالج المساعد 8087 مع أنواع مختلفة من البيانات منها الأعداد الصحيحة بطول 16-bit أو بطول 32-bit أو بطول 64-bit وكذلك البيانات التي بالشفرة العشرية المكودة ثنائياً (شفرة الـ BCD) بطول عشرة أرقام (10-digit) وأيضاً الكسور العشرية بطول 80-bit ويستطيع المعالج المساعد 8087 أداء العمليات بسرعة تصل 100 مرة سرعة المعالج الرئيسي 8088 عندما يؤدي نفس هذه العمليات من خلال البرامج (Software).

لقد تم تصميم المعالج المساعد 8087 لكي يعمل بالتوازي مع المعالج الرئيسي 8088 حيث يقوم هذا المعالج بتنفيذ 68 أمر من الأوامر التي ينفذها المعالج الرئيسي تنفيذ جميع الأوامر بينما لا يستطيع المعالج المساعد تنفيذ إلا ما يخصه من الأوامر

وسنبين فيما يلي وظيفة كل طرف :

1- الأطراف A/D15-A/D0 هي خطوط العنوان/ البيانات، وتوصل هذه الخطوط بخطوط المعالج الرئيسي 8088 التي تحمل الأسماء A/D1-A/D0 وA15-A8

2- الأطراف A18/S6-A13 هي خطوط العنوان/الحالة.

3- الطرف (Bus High Enable/Status) BHE/S1 يستخدم هذا الخط ليشير إلى أن خطوط العنوان A15-A8 عليها عنوان صحيح أو ليشترك في بيان الحالة.

4- الخطوة S2-S0 هي خطوط بيان حالة المعالج المساعد من ناحية استخدامه الناقلات والجدول الآتي يبين الحالات المختلفة:

5- الطرف (Request/Grant) RQ/GT0 يستخدم هذا الطرف الثنائي الاتجاه ليطلب عن طريقة المعالج المساعد طلب DMA (طلب الوصول المباشر للذاكرة) أي طلب الناقلات من المعالج الرئيسي وأيضاً يتلقى عن طريقة المعالج المساعد الموافقة على الطلب (إشارة منح) ويوصل هذا الطرف بالطرف الذي يحمل نفس الاسم بالمعالج الرئيسي 08088.

6- الطرف RQ/GT1 يستخدم هذا الطرف لإجبار المعالج المساعد 8087 على طلب الناقلات من المعالج الرئيسي 08088.

7- الأطراف (Queue Status) QS1,QS0، تستخدم هذه الأطراف لتبين للمعالج المساعد حالة مسجل طابور الأمر Instruction Queue بالمعالج الرئيسي 08088.

8- الطرف Interrupt Request INT هو طرف عن طريقة يقوم المعالج المساعد بإخراج إشارة طلب مقاطعه للمعالج الرئيسي وذلك عند حدوث خطأ أثناء تنفيذ العمليات الرياضية مثل القسمة على صفر أو أن تفيض نتيجة العملية Overflow.

9- الطرف BUSY (مشغول)، يستخدم المعالج المساعد هذا الطرف ليخبر المعالج الرئيسي بأنه مشغول في تنفيذ أمر وعلى المعالج الرئيسي الانتظار، ويتم هذا بواسطة إشارة يرسلها المعالج المساعد إلى المعالج الرئيسي عن طريق هذا الطرف.

10- الطرف RESET (إشارة فض) عن طريق هذا الطرف يتلقى المعالج المساعد إشارة لإنهاء العملية الحالية.

11- الطرف READY (إشارة جاهز) تأتي هذه الإشارة للمعالج المساعد عن طريق الطرف الذي يحمل نفس الاسم في المعالج الرئيسي وتستخدم هذه الإشارة لتخبر المعالج المساعد أن الذاكرة جاهزة للوصول Access.

12- الطرف (Clock Input)، بواسطة الإشارة التي تصل المعالج المساعد عن طريق هذا الطرف من المعالج الرئيسي يتحقق التزامن في تنفيذ العمليات التي يقوم بها المعالج المساعد 80087 شكل 4-19 يبين البناء الداخلي للمعالج المساعد 80087.

ونرى من الشكل أن المعالج المساعد ينقسم إلى قسمين أساسيين هما وحدة التحكم Control Unit ووحدة التنفيذ العددي Numeric Execution Unit (NEU) تعد وحدة التحكم المسئولة عن تزامن العمليات. كلا المعالجين الرئيسي والمساعد يجلبان الأوامر على التوازي ولكن كل ينفذ ما يخصه فعند جلب أمر يخص المعالج المساعد يكون المعالج الرئيسي بدون عملية (No Operation) NOP والعكس، فعند جلب أمر يخص المعالج الرئيسي فإن المعالج المساعد يكون بدون عمليه NOT.

تتحمل وحدة التنفيذ العددي NEU مسئولية تنفيذ الأوامر العددية وهي 68 أمراً وتحتوى وحدة التنفيذ العددي NEU على ثمانية مسجلات مرصوصة Register Stack والتي تستخدم لتخزين المعاملات التي تجرى عليها العمليات وأيضاً النتائج وهناك مجموعة أخرى من المسجلات داخل هذا المعالج هي مسجل كلمة الحالة Status Word Register ومسجل كلمة التحكم Control Word Register ومسجل كلمة العلامة Tag Word Register ومسجل مؤشرات الحالات الشاذة Exception Pointers Register ويبين شكل 4-20 تعريف الأرقام الثنائية بمسجل كلمة الحالة.

نعود مرة أخرى لمخطط مكونات اللوحة الأم IBM PC-XT شكل 4-4 فنجد بجوار المعالج المساعد أي أقصى اليمين وصلة توصيل كابلات التغذية. وتتكون هذه الوصلة من 12 طرف. تتصل هذه الوصلة بمصدر القدرة Power Supply عن طريق فيشتين Power Connectors كل منها بها 6 أسلاك (+5 فولت، -12 فولت، أرضى، طرف يسمي Power Good).