Базирование способом суммирования:
В команде адресный код (АК) разделяется на две составляющие:
АБ – адрес регистра регистровой памяти, в котором хранится база Б (базовый адрес)
C – код cмещения относительно базового адреса
Максимальная адресуемая емкость ОП определяется разрядностью РП.
С использованием такого метода относительной адресации удается получить так называемый перемещаемый программный модуль, который одинаково выполнится процессором независимо от адресов, в которых он расположен.
Относительная адресация с совмещением составляющих aи:
Данный способ
позволяет увеличить емкость адресной
ОП (MОП) без
увеличения длины адресного поля команды
.
Таким
образом:
Индексная адресация
Для работы с массивами удобно использовать индексную адресацию. Схема индексной адресации аналогична схеме базирования методом суммирования, но в этом случае адрес i-го операнда в массиве определяется как сумма начального адреса массива (задаваемого смещением С) и индекса И, записанного в одном из регистров РП, называемым индексным регистром. Адрес индексного регистра AИН (аналогично AБ).
Стековая адресация:
Реализует неявное задание адреса операнда, хотя адрес обращения в стек отсутствует в команде, он формируется схемой управления автоматически по специальному правилу.
19.Принципы организации системы прерывания программ.
Во время выполнения ЭВМ текущей программы внутри машины и в связанной с ней внешней среде (технологический процесс, управляемый ЭВМ) могут возникать события, требующие немедленной реакции на них со стороны машины.
Реакция состоит в том, что машина прерывает обработку текущей программы и переходит к выполнению некоторой другой программы (процедуры), специально предназначенной для данного события. По завершению этой программы ЭВМ возвращается к выполнению прерванной программы.
Процесс прерывания программы
Под прерываниями в узком смысле слова обычно понимают процесс обработки запросов первого типа – от внешних устройств. Поступление запроса на обслуживание от внутреннего блока процессора свидетельствует о возникновении исключительной ситуации: деление на нуль, переполнение, неправильный код команды и т. п. Запросы, возникающие в таких ситуациях, называются исключениями.
Аппаратные прерывания являются следствием внешних событий, асинхронных относительно тактового сигнала системы.
Исключения делятся на отказы, ловушки и выходы из процесса.
Отказы – это исключения, которые выявляются и обслуживаются перед выполнением команды. Они могут иметь место в виртуальной системе памяти, когда процессор обращается к несуществующим странице или сегменту. В процессе обработки такого исключения операционная система обращается к странице или сегменту на диске, а процессор перезапускает команду.
Ловушка – это исключение, которое возникает непосредственно после выполнения команды. Примером ловушки является прерывание/исключение по команде INT, обрабатываемое пользователем.
Выход из процесса является исключением, которое не позволяет точно локализовать причину, вызвавшую исключительную ситуацию. Выходы из процесса используются для сообщения о крупных ошибках, таких как неисправности аппаратуры или ошибки в системных таблицах.
Основными функциями системы прерывания являются:
запоминание состояния прерываемой программы и осуществление перехода к прерывающей программе;
восстановление состояния прерванной программы и возврат к ней.
При наличии нескольких источников запросов прерывания между ними должны быть установлены приоритетные соотношения, определяющие, какой из нескольких поступивших запросов подлежит обработке в первую очередь, и устанавливающие: имеет право или нет данный запрос (прерывающая программа) прерывать ту или иную программу.
Для оценки эффективности систем прерывания могут быть использованы следующие характеристики.
1. Общее число запросов прерывания (входов в систему прерывания).
2. Время реакции – время между появлением запроса прерывания и моментом прерывания текущей программы.
Упрощенная временная диаграмма процесса прерывания
3. Затраты времени на переключение программ (издержки прерывания) равны суммарному расходу времени на запоминание и восстановление состояния программы.
tизд = t3 + tв.
4. Глубина прерывания – максимальное число программ, которые могут прерывать друг друга. Процессы прерывания в системах с различной глубиной прерывания (предполагается, что приоритет каждого последующего запроса выше предыдущего). Если после перехода к прерывающей программе и вплоть до ее окончания прием запросов прекращается, то говорят, что система имеет глубину прерывания, равную 1 (относительная дисциплина обслуживания).
Процессы прерывания с различной глубиной прерывания и дисциплиной обслуживания
20. Регистровые структуры процессоров IA-32, AMD64 (Intel64), IA-64.
IA-32:
В процессорах IA-32 можно выделить следующие группы регистров:
1. Основные функциональные регистры:
регистры общего назначения (GPR);
указатель команд;
регистр флагов;
регистры сегментов.
2. Регистры процессора обработки чисел с плавающей точкой (FPU):
регистры данных;
регистр тегов;
регистр состояния;
регистр указателей команд и данных FPU;
регистр управления FPU.
3. Регистры расширений MMX, SSE.
4. Системные регистры:
регистры управления микропроцессора;
регистры системных адресов.
5. Регистры отладки и тестирования.
Регистры первых трех групп используются при выполнении прикладных программ, третьей группы – системных операций, четвертой – при отладке и тестировании.
Восемь 32-разрядных регистров (EAX, ECX, EDX, EBS, EBP, ESP, ESI, EDI) предназначены для хранения данных и адресов. Они поддерживают работу с данными разрядностью 1, 8, 16 и 32 бита, битовыми полями длиной от 1 до 32 бит и адресами размером 16 и 32 бита.
Шесть 16-разрядных сегментных регистров (CS, SS, DS, ES, FS, GS) содержат значения селекторов сегментов, указывающих на текущие адресуемые сегменты памяти.
AMD64:
В процессорах x86-64 (AMD64), Intel64 архитектур (рис. 3.6) существующие в х86 регистры общего назначения (GPR) расширены с 32 до 64 бит (RAX, RBX, RCX, RDX, RBP, RSP, RSI, RDI) и к ним добавлены еще 8 новых 64-разрядных регистров (R8–R15). Также 8 новых 128-ми битных регистров (XMM8–XMM15) добавлено в блок SSE, что обеспечивает поддержку SSE2.
IA-64:
В состав регистровых файлов IA-64 входят: 128 регистров общего назначения GPR (64-разрядных); 128 регистров с плавающей запятой FR (82-разрядных); 128 прикладных регистров (в основном 64-разрядных) AR; 64 одноразрядных регистров предикатов PR; 8 регистров переходов BR (64-разрядных); не менее 4-х регистров идентификатора процесса CPUID; счетчик команд IP; регистр маркера текущего окна CFM стека регистров и др.