- •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
3 Регистры отладки dr0 – dr7 – (Debug Registers)
31 0 |
|
Регистр управления отладкой |
DR7 |
Регистр состояния отладки |
DR6 |
Резерв |
DR5 |
Резерв |
DR4 |
Линейный адрес контрольной точки 3 |
DR3 |
Линейный адрес контрольной точки 2 |
DR2 |
Линейный адрес контрольной точки 1 |
DR1 |
Линейный адрес контрольной точки 0 |
DR0 |
Рисунок 36 - Регистры отладки DR0 – DR7 – (Debug Registers)
DR0-DR3 формируют контрольные точки, где сравниваются формируемые текущей программой адреса. При неравенстве формируется сигнал особого случая (номер 1 или 3).
DR6 – это регистр состояния отладки. Микропроцессор считывает определённые биты этого регистра и определяет, что вызвало особый случай.
DR7 – регистр управления отладкой. В него загружаются условия регистрации контрольной точки, адрес которой находится в DR0-DR3.
4 Регистры проверки tr3-tr5, tr6, tr7.
Для проверки кэш-буфера TLB (L1) |
TR7 |
TR6 |
|
Для проверки кэш-памяти (L1) |
TR3 |
TR4 |
|
TR3 |
Рисунок 37 - Регистры проверки TR3-TR5, TR6, TR7.
TR3-TR5 контролируют работу внутренней кэш L1.
TR6, TR7 контролирует работу ассоциативной кэш памяти, называемой ассоциативным буфером преобразования TLB – Translation Lookaside Buffer,
который входит в состав страничного преобразования адресов из виртуального в физический.
TR6 – регистр команды. Инициирует прямую запись в TLB.
TR7 – регистр контроля данных. Контролирует поиск и считывание данных в TLB.
PS: В МП Pentium введена группа регистров специального назначения MSR – Model Specific Register, назначение и возможности которых привязаны к архитектуре конкретного МП Pentium. Для доступа к ним введены специальные команды.
Тема 4.2 Кодирование режимов адресации
1) 16 Битная адресация
Рисунок 38 - 16 битная адресация
Применяется в RM и VM. Отличие лишь в том, что в V режиме допускается страничное преобразование адреса.
Адрес вычисляется в 2 этапа. Первый этап – вычисление эффективного адреса как суммы трёх компонент: базы, индекса и смещения в команде.
Второй этап – вычисление линейного адреса. Полученный 16 разрядный эффективный адрес (а это смещение от базы сегмента) суммируется с базой сегмента, которая равна содержимого сегментного регистра, умноженному на 16, то есть к содержимому сегментного регистра добавляются 4 младших нуля. В результате получается 20 разрядный линейный адрес.
В RM линейный адрес выдаётся на ША как физический 32 битный адрес.
В PM когда разрешено страничное преобразование адреса, 20 битный линейный адрес преобразуется в 32 битный физический с помощью таблиц страниц.
Задача: сформировать физический адрес слова в памяти, если содержимое регистров BX=34F0h, IP=001Bh, CS=02C2h и МП работает в RM.
Формируем эффективный адрес:
BX= IP= |
0011 0100 1111 0000 0000 0000 0001 1011 |
|
0011 0101 0000 1011 |
0000 |
0010 1100 0010 0000 |
0000 |
0110 0001 0010 1011 |
0 |
6 1 2 B h |
Рисунок 39 – Формирование эффективного адреса
Добавить 4 нуля в младшие разряды регистра CS.
Полученный линейный выставляем на ША как физический