2. Структура и общие принципы организации запоминающих устройств, использующихся для внутри машинного размещения информации

После ввода в ЭВМ информация может располагаться и храниться в основной памяти (ОП), на жестком диске, в сверхоперативной памяти (СОП), входящей в состав центрального процессора. Она может также располагаться и быть доступной для обработки на сменных дисках, флэш-картах и т.д. Поскольку задачей данного пособия является рассмотрение принципов и способов представления «управляющей информации» внутри ЭВМ, то, безусловно, необходимо дать характеристику и самим основным устройствам, в которых размещается эта информация: ОП и СОП. В ЭВМ 3-его и 4-ого поколений используется абсолютная и относительная адресация. Абсолютная адресация используется при указании адресов операндов, которые располагаются в СОП, относительная для адресации операндов, которые располагаются в ОП. Выбор относительной адресации был обусловлен возможностью сокращения адресных полей операндов и длины машинной команды.

2.1 Структура основной памяти оп

ОП является адресной памятью, состоит из огромного количества 8-ми разрядных ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный 16-ый адрес. Структура ОП приведена на Рис.2.1. Реализация относительной адресации связана с условным разбиением ОП на блоки по 4096 байтов . Справа от структуры ОП в общем виде представлена структура адреса произвольного байта ОП. Формирование адреса осуществляется при помощи двух частей: номера блока-5 старших битов и смещения относительно начала блока. Начало каждого блока совпадает с адресом ее первого байта, значение которого кратно 4096. Этот адрес получил называние базового. Поскольку объем блока равен 4096, то базовым может считаться адрес кратный 4096 или адрес, в котором 3 младших шестнадцатеричные цифры равны 0. Отсчет блоков начинается с 0.

Рис. 2.1. Блочная организация ОП.

Самые верхние 4096 байтов образуют «0» блок ОП. Понятие базового адреса используется при вычислении абсолютных или исполнительных адресов операндов, размещающих в ОП. В пределах каждого блока, адрес любого байта определяется 12-ти разрядным двоичным или 3-х разрядным 16-ым числом, которое называется смещением и обозначается в машинных командах латинской буквой «D». Смещение может принимать значение от ООО16 до FFF16.Если при помощи выражения (В) обозначить содержимое регистра СОП, в котором находится значение базового адреса, то значение любого абсолютного адреса «А» ОП можно определить по формуле:

А=[В]+D (2.1)

«А», [В] и «D» представляются в 16-ой системе счисления.

Если программы и данные располагаются в нескольких блоках основной памяти, то в регистрах общего назначения приходится хранить несколько базовых адресов (БА). Местом хранения базовых адресов является регистры общего назначения СОП. Применение относительной адресации упрощает процесс перемещения программ в ОП, для этого достаточно поменять значения базовых адресов в регистрах СОП. Распределение ОП и назначение БА осуществляется автоматически управляющей программой операционной системы. При программировании на машинноориентированных языках (Ассемблерах), программистам, как правило, самим приходится назначать базовые адреса и распределять основную память. Эти операции приходится выполнять при составлении программ для микроконтроллеров. Назначение нескольких базовых адресов для одной и той же программы происходит в тех случаях, когда объем программы и данных требуют объема большего, чем 4096 байтов. Распределение ОП между несколькими программами, исходя из блочной организации памяти, осуществляется исключительно блоками со стандартными объемами 4096 байтов. При оперировании с «данными», имеющими длины полуслов, слов или двойных слов, в качестве абсолютного адреса данных в команде выступает адрес самого младшего байта поля ОП, закрепленного за этой переменной.