Сегментные регистры

Регистр указателя команд

В регистре EIP, который также называют регистром указателя команд, хранится адрес следующей выполняемой команды. В процессоре есть несколько команд, которые влияют на содержимое этого регистра. Изменение адреса, хранящегося в регистре ЕIР, вызывает передачу управления на новый участок программы.

В программной модели микропроцессора имеется 6 сегментных регистров: CS, SS, DS, ES, GS, FS.

Их существование обусловлено спецификой организации и использования оперативной памяти микропроцессорами Intel. Она заключается в том, что микропроцессор аппаратно поддерживает структурную организацию программы в виде 3 частей, называемых сегментами. Соответственно, такая организация памяти называется сегментной.

Для того чтобы указать на сегменты, к которым программа имеет доступ в конкретный момент времени, и предназначены сегментные регистры. Фактически в этих регистрах содержатся адреса памяти, с которых начинаются соответствующие сегменты. Логика обработки машинной команды построена так, что при выборке команды, доступе к данным программы или к стеку неявно используются адреса во вполне определенных сегментных регистрах. Микропроцессор поддерживает следующие типы сегментов:

Эти регистры используются в качестве базовых при обращении к заранее распределенным областям оперативной памяти, которые называются сегментами. Существует 3 типа сегментов и, соответственно, сегментных регистров:

· кода (CS), в них хранятся только команды процессора, т.е. машинный код программы;

· данных (DS, ES, FS и GS). В них хранятся области памяти, выделяемые под переменные программы и под данные;

· стека {SS), в них хранится системная область памяти, называемая стеком, в которой распределяются локальные (временные) переменные программы и параметры, передаваемые функциям при их вызове.

Сегмент кода. Содержит команды программы. Для доступа к этому сегменту служит регистр CS (code segment register) — сегментный регистр кода. Он содержит адрес начала сегмента с машинными командами, к которому имеет доступ микропроцессор (то есть эти команды загружаются в конвейер микропроцессора).

Суть сегментной адресации заключается в следующем. Обращение к памяти осуществляется исключительно с помощью сегментов - логических образований, накладываемых на те или иные участки физической памяти. Исполнительный адрес любой ячейки памяти вычисляется процессором путем сложения начального адреса сегмента, в котором располагается эта ячейка, со смещением к ней (в байтах) от начала сегмента. Это смещение иногда называют относительным адресом. Образование физического адреса из сегментного адреса и смещения:

Начальный адрес сегмента без четырех младших битов, т.е. деленный на 16, помещается в один из сегментных регистров и называется сегментным адресом. Сам же начальный адрес хранится в специальном внутреннем регистре процессора, называемом теневым регистром. Для каждого сегментного регистра имеется свой теневой регистр; начальный адрес сегмента загружается в него процессором в тот момент, когда программа заносит в соответствующий сегментный регистр новое значение сегментного адреса.

Сегмент данных. Содержит обрабатываемые программой данные. Для доступа к этому сегменту служит регистр ds (data segment register) — сегментный регистр данных, который хранит адрес начала сегмента данных текущей программы.

Сегмент стека. Этот сегмент представляет собой область памяти, называемую стеком. Работу со стеком микропроцессор организует по принципу LIFO (Last In First Out – последним пришел, первым ушел). Для доступа к этому сегменту служит регистр SS (stack segment register) — сегментный регистр стека, содержащий адрес начала сегмента стека. Для работы со стеком в системе команд микропроцессора есть специальные команды, а в программной модели микропроцессора для этого существуют специальные регистры:

· С помощью регистра ESP/SP (Stack Pointer register) происходит обращение к данным, хранящимся в стеке. Этот регистр обычно никогда не используется для выполнения обычных арифметических операций и команд пересылки данных. Его часто иазывают расширенным регистром указателя стека (extended stack pointer).

· Регистр EBP/BP (Base Pointer register) обычно используется для произвольной адресации в стеке параметров и локальных переменных. Регистр ESP - указатель стека, автоматически модифицируется командами PUSH, POP, RET, CALL. Явно используется реже.

Дополнительный сегмент данных. Неявно алгоритмы выполнения большинства машинных команд предполагают, что обрабатываемые ими данные расположены в сегменте данных, адрес которого находится в сегментном регистре ds.
Если программе недостаточно одного сегмента данных, то она имеет возможность использовать еще 3 дополнительных сегмента данных. Но в отличие от основного сегмента данных, адрес которого содержится в сегментном регистре ds, при использовании дополнительных сегментов данных их адреса требуется указывать явно с помощью специальных префиксов переопределения сегментов в команде. Адреса дополнительных сегментов данных должны содержаться в регистрах es, gs, fs (extension data segment registers).

Дата добавления: 2014-10-17