- •1 Введение
- •2 Основная часть
- •Раздел 1 архитектура и принципы построения эвм
- •Тема 1.1 Основные характеристики эвм
- •Тема 1.2 Общие принципы построения микро эвм
- •1) Протоколы обмена информации
- •2) Протоколы арбитража
- •3) Параллельная и последовательная передачи
- •4) Временная синхронизация процессов в микро эвм.
- •5) Режимы работы микро эвм
- •6) Формирование системной шины микро эвм.
- •Тема 1.3 Классификация средств вт
- •4 Микро эвм (пэвм).
- •Раздел 2. Функциональная и структурная организация эвм
- •Тема 2.1 Внутренняя структура эвм
- •1) Структурная схема эвм. Назначение базовых узлов и их функции.
- •Тема 2.2 Арифметическое логическое устройство (алу)
- •1) Формы представления информации в эвм
- •2) Представление алфавитно-цифровой информации и десятичных чисел
- •1 Классификация алу
- •2 Структура алу
- •Тема 2.3 Центральный процессор (цп)
- •2) Организация работы цп и оп
- •3) Система команд.
- •4) Программы и микропрограммное управления.
- •Тема 2.4 Устройство управления (уу)
- •2) Структурная схема уу
- •3) Способы адресации.
- •1. Прямая адресация.
- •4. Укороченная адресация.
- •4) Принцип организации системы прерываний
- •2. Характеристики системы прерываний
- •6) Маска прерываний
- •5) Прямой доступ к памяти
- •6) Интерфейс системной шины
- •Тема 2.5 Системная память
- •1) Иерархическая организация памяти в эвм.
- •2) Оперативная память
- •5) Основная память
- •6) Виртуальная память
- •1 Основные понятия
- •2 Виртуальная память при страничной организации.
- •3 Виртуальная память при сегментно-страничной организации.
- •7) Постоянная память для хранения bios
- •8) Защита памяти
- •Раздел 3 современные микро эвм
- •Тема 3.1 Технология сверхбыстрых ис и их влияние на архитектуру эвм
- •1) Архитектура эвм Фон-Неймана.
- •2 Раздельное кэширование кода и данных.
- •3 Введение блока предсказания перехода
- •2) Мп и микро эвм
- •3) Структура микро эвм
- •4) Особенности реализации оп в современных микро эвм
- •5) Периферийная организация эвм.
- •6) Мультипроцессорные системы
- •7) Системные ресурсы компьютера
- •Тема 3.2 Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы.
- •1) Общие сведения
- •2) Классификация вс
- •Тема 3.3 Архитектура памяти
- •1) Проблемы короткого машинного слова и архитектурные методы решения этих проблем.
- •2) Архитектура памяти (См. Раздел 2)
- •3) Форматы команд (См. Раздел 3)
- •Тема 3.4 Организация ввода/вывода и системы прерываний
- •1) Пространство ввода/вывода
- •2) Программное управление вводом/выводом
- •3) Ввод/вывод по прерываниям
- •4) Организация пдп
- •Раздел 4. Базовая архитектура 32 разрядных мп на примере i486
- •Тема 4.1 Регистровая структура мп
- •1) Пользовательские регистры мп (16 штук)
- •2) Сегментные регистры
- •3) Указатель команды eip/ip
- •4) Регистр флагов
- •Системные регистры мп i486 (15 штук)
- •1 Регистры pm
- •2 Регистры управления cr0 - cr3
- •3 Регистры отладки dr0 – dr7 – (Debug Registers)
- •4 Регистры проверки tr3-tr5, tr6, tr7.
- •Тема 4.2 Кодирование режимов адресации
- •1) 16 Битная адресация
- •2) 32 Битная адресация – применяется в защищённом режиме
- •Тема 4.3 Управление памятью
- •1 Сегментная организация памяти.
- •1) Общие понятия о сегментации.
- •2) Формат дескриптора сегмента
- •3) Права доступа сегмента ar
- •4) Дескрипторные таблицы
- •5) Селекторы сегментов
- •6) Образование линейного адреса
- •7) Локальная дескрипторная таблица (ldt)
- •8) Особенности сегментации
- •2) Страничная организация памяти
- •1 Структура страниц (лист 7)
- •2 Страничное преобразование адреса.
- •3 Формат элемента таблицы страниц pte
- •Тема 4.4 Защита по привилегиям
- •1) Уровни привилегий
- •2) Определение уровней привилегий
- •3) Привилегированные команды
- •4) Защита доступа к данным
2) Сегментные регистры
Рисунок 30 - Сегментные регистры
Сегментные регистры независимо от модели МП 16 разрядные и определяют сегменты памяти – блоки смежных ячеек ОП.
а) RM
Содержимое сегментного регистра явно определяет сегмент памяти, так как каждый сегмент равен 64К=const. В сегментный регистр загружается база сегмента.
б) PM
ША=32, ОП=4Гб
Содержимое сегментного регистра определяет сегмент косвенно через дескрипторную таблицу, так как размеры сегментов разные, и для работы МП с данным сегментом нужна полная характеристика сегмента, называемая дескриптором (базовый адрес, размер сегмента, тип сегмента, где находится и т. д.). Все дескрипторы собраны в дескрипторную таблицу, и в сегментный регистр загружается селектор, который выбирает из дескрип-
торной таблицы дескриптор данного сегмента. Сегментные регистры используются для идентификации тех текущих сегментов памяти, к которым может обращаться текущая программа.
CS – сегментный регистр кода. Определяет текущий сегмент, содержащий машинные коды текущей программы.
SS – сегментный регистр стека, задающий текущий сегмента стека.
DS – сегментный регистр данных, указывает на главный сегмент, содержащий данные текущей программы, ES, FS, GS – дополнительные сегментные регистры, указывающие на 3 дополнительных сегмента данных текущей программы.
3) Указатель команды eip/ip
EIP |
IP |
Рисунок 31 - Указатель команды EIP/IP
Служит для адресации команд внутри текущего сегмента кода. В EIP/IP образуется адрес следующей по порядку команды.
В операциях с EIP участвуют двойные слова, с IP – слова.
4) Регистр флагов
EFlags |
Flags |
Рисунок 32 - Регистр флагов
Содержит 8 флагов состояния и 6 флагов управления
а) Флаги состояния
Сообщают об особенностях выполнения команд обработки данных
CF – флаг переноса
PF – чётность
AF – вспомогательный перенос
ZF – флаг нуля
SF – флаг знака
OF – флаг переполнения
IOPL – I/O Privilege level
Каждая ОС имеет 4 уровня привилегий. Это двухбитное поле, показывает уровень привилегий выполняемой задачи.
NT – вложенной задач
Устанавливается в единицу, когда текущая задача производит переключение на другую задачу. Этот флаг проверяет команда возврата iret,и при NT = 1 идёт переключение задач, а при NT=0 обычный возврат из прерывания.
б) Флаги управления
С помощью них задаются режимы работы для выполнения текущей задачи.
TF – флаг трассировки или покомандной работы или ловушки. При TF = 1 после каждой команды генерируется прерывание с переходом к отладчику, то есть TF используется для отладки программ.
IF – флаг прерывания
DF – флаг направления обработки цепочки
RF – флаг возобновления. Действует тоже в процессе отладки. Установив RF в 1, можно маскировать некоторые особые случаи в отладки программ.
VM – флаг виртуального режима. При VM = 0 МП в RM или PM. При VM = 1 МП переводится в режим, который эмулирует программную среду МП 86 с режимом многозадачности.
AC – контроль выравнивания при обращении к памяти. AC=1 разрешает контроль выравнивания.