КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Особенности архитектуры персональных электронных вычислительных машин типа IBM PC
Некоторые особенности мы рассмотрели по ходу изложения общих вопросов архитектуры ЭВМ. Другие особенности рассмотрим здесь, в этом параграфе. Способы адресации информации. Всё множество способов адресации (способов вычисления эффективного адреса ЕА) можно представить в виде таблицы 2.1. В качестве пояснения к таблице– формат первых 2–х байтов команды: Бит d - указывает направление обмена (засылки результата операции) с регистром, номер которого указан в поле reg, т. е. задает схему выполнения команды: [reg]:=[reg]*([EA]или[r/m]), если d=1 – запись результата в регистр, [EA]:=[reg]*([EA]или[r/m]), если d=0 - из регистра в ячейку ОП. Бит w - указывает длину операнда: w=0 - байт, w=1 - слово. Второй байт (постбайт) - адресует участвующие в операции регистры (прямая адресация) или ячейки ОП при косвенной адресации. Таблица 2.1
Поле md - задаёт режим адресации в соответствии с таблицей 2.1. Поле r/m задаёт режим адресации: 0,1,2,3 – индексно-относительная, 4,5 - индексная, 6,7 - относительная. Формирование эффективного адреса ЕА представлено на рисунке 2.26. Эта схема (и таблица 2.1) действует в процессоре i8086 и обеспечивает формирование16-разрядного ЕА, т.е. адресацию только части ОП емкостью 216=64КВ. Однако фактическая (физическая) ёмкость ОП много больше. Как быть? Как её адресовать? В IBM PC на базе процессора i8086 для расширения адресного пространства ОП используют второй уровень относительной адресации - на базе так называемых сегментных регистров (16-разрядных): CS, DS, ES, SS. При этом вычисление ФА производится по схеме (рисунок 2.27). Этот 20-разрядный ФА обеспечивает адресацию ОП ёмкостью 1МВ=220В. Таким образом, в PC относительная адресация используется дважды: на пользовательском уровне (при формировании ЕА можно использовать базовые регистры ВХ, ВР) и на физическом уровне (можно использовать сегментные регистры CS, DS, ES, SS в качестве базовых регистров). Рисунок 2.26 Память емкостью в 1МВ - это не много. Как увеличить ещё? В принципе для этого достаточно увеличить длину базового адреса, т.е. разрядность сегментных регистров. Как? В 1982 году появился МП i80286 - второе поколение 16-разрядных микропроцессоров (МП). Рисунок 2.27 Этот МП обеспечивает возможность адресовать ОП ёмкостью 16МВ=224В. Этот процессор, а точнее, компьютер на его основе - т.е. ПЭВМ типа РС АТ, имеет возможность работы в двух режимах: в режиме реальной адресации, в котором он работает как i8086, и в т.н. защищённом режиме виртуальной адресации, в котором он обеспечивает адресацию 16МВ ОП, т.е. формирует адрес длиной m=24 разряда. Как это делается, если сегментные регистры остались 16- разрядными? Путём использования виртуальной организации памяти, но не только с целью автоматизации свопинга, но и с целью расширения адресного пространства ОП и с целью защиты ОП. В защищённом режиме виртуальной адресации сегментные регистры CS и др. используются не для хранения базовых адресов сегментов, а для хранения т.н. селекторов сегментов (т.е. селекторов виртуальных страниц). По селекторам производится обращение к т.н. таблицам дескрипторов (которые фактически являются таблицей страниц - т.е. отображают состояние виртуальной памяти). В таблице дескрипторов каждой виртуальной странице (каждому сегменту) ставится в соответствие строка – дескриптор сегмента длиной 8 байтов, в котором и указывается более длинный физический базовый адрес сегмента (три байта), а также размер этого сегмента (в байтах) длиной 16 разрядов (2 байта). Таким образом, размер сегмента в защищённом режиме становится переменным: от 1В до 216В. В дескрипторе, в частности, указывают и уровень привилегий DPL сегмента и другие атрибуты сегмента, обеспечивающие защиту информации.
Рисунок 2.28 Короткий эффективный адрес ЕА сохранился и в МП 80286. Это основной недостаток 16-разрядных МП (и компьютеров). Как быть? Переходить на 32-разрядные МП. Класс 32-разрядных процессоров (и компьютеров) был открыт в 1985 году МП i80386, в котором разрядность регистров, АЛУ, ША, ШД была увеличена скачком до 32. Адресное пространство ОП достигло 4ГВ=232В. В частности, схема вычисления ФА приобрела вид, представленный на рисунке 2.29. Как видно из рисунка, смещение DISP может достигать 4В и, следовательно, пользователь получил возможность выбирать размер сегмента в широких пределах - от 1В до 4ГВ, а не 64КВ, как было в 16- разрядных процессорах. Размер виртуального адресного пространства составляет 246В=64ТВ (32+14=46).
В IBM PC виртуальная организация памяти осуществляется за счёт использования таблиц дескрипторов. Использование дескрипторов позволяет решать следующие задачи: автоматизировать свопинг, т.е. собственно виртуальную организацию памяти, и расширить адресное пространство ЦП, увеличив длину базового адреса при длине сегментных регистров CS, DS,... в 16 разрядов, а также ввести гибкий механизм защиты информации, хранимой в сегментах, и других распределяемых ресурсов ЭВМ.
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 351; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |