Режимы работы процессора архитектуры ia-32

Режим работы микропроцессора определяет его поведение, номенклатуру и свойства доступных ресурсов микропроцессора.

В рамках архитектуры IA-32:доступны следующие режимы работы микропроцессора.

Режим реальных адресов (реальный режим). Этот режим разработан для микропроцессора i8086 и поддерживается новыми моделями микропроцессоров фирмы Intel.

Защищенный режим. Этот режим позволяет максимально реализовать все архитектурные идеи, заложенные в модели микропроцессоров Intel, начиная с i80286. Программы, разработанные для i8086 не могут функционировать в защищенном режиме, так как это связано с особенностями формирования абсолютного адреса в защищенном режиме.

Режим виртуального 8086. Этот переход возможен, если микропроцессор находится в защищенном режиме. Особенности режима – одновременная работа нескольких программ, разработанных для реального режима. Формирование физического адреса производится по правилам реального режима.

Режим системного управления. Это новый режим работы микропроцессора модели Pentium. Он обеспечивает операционную систему механизмом для выполнения понижения энергопотребления или выполнения действий по защите системы. Функционирование микропроцессора в этом режиме подобно режиму реальных адресов.

Организация памяти

Физическая память, к которой процессор имеет доступ по шине адреса, называется оперативной памятью (ОЗУ). ОЗУ используется для хранения программы и необходимых ей областей данных. Характерным для ПК является тот факт, что при выключении электропитания содержимое ОЗУ утрачивается. На самом нижнем уровне память можно рассматривать как массив битов. Один бит может хранить значение 0 или 1. Но процессору неудобно работать с памятью на уровне битов, поэтому реально ОЗУ организовано как последовательность ячеек – байтов. Один байт состоит из 8 битов, который является минимальной адресуемой единицей основной памяти ПЭВМ

Каждому байту соответствует свой уникальный адрес (его номер), называемый абсолютным. Диапазон значений абсолютных адресов зависит от разрядности шины адреса процессора. Для адресации основной памяти в процессоре i8086 предусматриваются 20-битовые адреса, что позволяет работать с основной памятью до 1 Мбайта. Для i486 и Pentium он находится в пределах от 0 до (4 Гбайт). Для процессоров семейства P6 (Pentium Pro/II/III) этот диапазон шире – от 0 до(64 Гбайт).

Механизм управления памятью полностью аппаратный. Это означает, что программа не может сама сформировать абсолютный адрес памяти на адресной шине. Этот механизм позволяет обеспечить:

1. компактность хранения адреса в машинной команде;

2. гибкость механизма адресации;

3. защиту адресных пространств задач в многозадачной системе;

4. поддержку виртуальной памяти.

Процессор аппаратно поддерживает две модели использования оперативной памяти:

1. сегментированная модель. В этой модели программе выделяются непрерывные области памяти (сегменты), а сама программа может обращаться только к данным, которые находятся в этих сегментах;

2. страничная модель. Ее можно рассматривать как надстройку над сегментированной моделью. При использовании этой модели оперативная память рассматривается как совокупность блоков фиксированного размера (4 Кбайт и более). Основное применение этой модели связано с организацией виртуальной памяти, что позволяет операционной системе использовать для работы программ пространство памяти большее, чем объем физической памяти. Для процессора i486 и Pentium размер возможной виртуальной памяти может достигать 4 Тбайт.