4.Общие подходы к построению процессоров. Сегментные регистры и адресация памяти. Логический и физический адрес памяти. Адресное пространство памяти. Регистры дескрипторы.
Подходы к построению процессоров. Имеются два подхода к построению процессоров: с использованием принципа схемной логики и с использованием принципа программируемой логики. В первом случае в процессе проектирования подбирается некоторый набор цифровых элементов и определяется такая схема соединений их выводов, которая обеспечивает требуемое функционирование процессора. Устройства, основанные на принципе схемной логики, способны обеспечивать наивысшее быстродействие при заданном типе технологии элементов. Такое построение процессора имеет некоторый недостаток обусловленный тем, что разрабатываемый процессор оказывается индивидуальным по схемному построению и потребует изготовления индивидуального узкоспециализированного типа БИС. Потребность в таких БИС окажется низкой, что является экономически невыгодным.
Другой подход основан на использовании принципа программируемой логики. Такой подход предполагает использование одного или нескольких БИС некоторого универсального устройства, в котором требуемое функционирование (т.е. специализация устройства на выполнение определенных функций) обеспечивается нанесением в память устройства определенной программы (микропрограммы). В этом случае число типов БИС, необходимых для построения управляющего устройства, окажется небольшим, а потребность в БИС каждого типа высокой, что обеспечит целесообразность их выпуска промышленностью. Процессор – это программно-управляемое вычислительное устройство, выполненное в габаритах одной или нескольких микросхем.
Р
аспределение
адресного пространства памяти.
Адресное пространство памяти определяется
разрядностью шины адреса/данных и
составляет 220
байтов = 1Мбайт. Все адресное пространство
содержит 15 сегментов по 64 Кбайт и разбито
на две зоны: одна имеет 640 Мбайт (10
сегментов), а вторая – 384 Мбайт (5
сегментов). Так сформировалась сегментная
адресация памяти. Для адресации сегментов
имеется в составе процессора четыре
сегментные регистры CS
(сегмент кода программы), DS
(сегмент данных), SS
(сегмент стека), ES
(дополнительный сегмент). В каждый момент
времени процессору доступны только
четыре сегмента и их начальные адреса
хранятся в сегментных регистрах.
Рис 2 Формирование
физического адреса ЦП 8086
Нужно различать логические и физические адреса памяти. Логические адреса состоят из адреса базы (сегмента) и смещения в нем, которые на момент их применения хранятся в регистрах. Принцип формирования физического адреса показано на рис 2.
Программная модель процессора 8086. Она включает в себя следующие программно-доступные объекты: регистры (Рис 3), ячейки памяти, порты ввода-вывода.
Регистры общего назначения (РОН) используются для выполнения операций арифметики и для других целей (хранения части логических адресов, работа с портами ввода-вывода). Регистры РОН допускают обращение к каждому байту AL – DL (младшие байты) и AH – DH (старшие байты).
Сегментные регистры используются только в системе адресации памяти. В эти регистры заносятся начальные адреса сегментов (базовый адрес), относительно которых происходит адресация байтов памяти. В программе в каждый момент времени ЦП использует только четыре сегмента.
Регистры-указатели и индексные регистры используются в большей части в системе адресации памяти. Можно также их использовать для выполнения арифметических операций.
Регистр IP служит для единственной цели – хранить адрес команды. После чтения каждого байта команды значение этого регистра автоматически увеличивается на единицу.
-
Сегментные регистры
CS
Сегмент кода
Сегментные регистры
DS
Сегмент данных
SS
Сегмент стека
ES
Дополнит. сегмент
IP
Счетчик команд
Регистры дескрипторы
47 Регистры –
дескрипторы
0
7
Байт AR
0
23
База сегмента 0
Размер сегмента