- •Предисловие
- •Глава 1. Общие сведения о микропроцессорах
- •1.1 Классификация микропроцессоров
- •1.2 Характеристики микропроцессоров
- •1.2.1 Тактовая частота
- •1.2.2 Архитектура процессора
- •1.2.3 Технологический процесс производства
- •1.2.4 Частота системной шины
- •1.2.5 Размер кэша
- •1.3 Типы архитектур микропроцессоров
- •1.4 Структурная схема микропроцессоров
- •1.4.1 Микропроцессор Фон-Неймана
- •1.4.2 Конвейер
- •1.4.3 Зависимость между частотой и количеством ступеней конвейера
- •1.5 Представление информации в эвм
- •1.5.1 Двоичное представление целых чисел
- •1.5.2 Представление символьной информации
- •Глава 2. Архитектура микропроцессоров ia-32
- •2.1 Состав и функции регистров
- •2.1.1 Основные регистры
- •2.1.2 Регистры дополнительных функциональных модулей
- •2.2 Типы адресации
- •2.3 Система команд
- •2.3.1 Классификация команд
- •2.3.2 Формат команды
- •2.3.3 Однобайтовые команды
- •2.3.4 Непосредственно заданные операнды
- •2.3.5 Команды с регистровыми операндами
- •2.3.7 Команды с операндами, расположенными в памяти
- •Глава 3. Организация многоуровневой памяти
- •3.1 Принцип построения многоуровневой памяти
- •3.2 Организация кэш-памяти
- •3.3 Протоколы когерентности памяти микропроцессоров
- •3.4 Страничная организация памяти
- •Глава 4. Режимы работы процессоров ia-32
- •4.1 Обзор режимов работы
- •4.2 Реальный режим адресации
- •4.3 Защищённый режим
- •4.3.1 Дескрипторные таблицы
- •4.3.2 Дескрипторные регистры
- •4.3.3 Дескриптор
- •4.3.4 Односегментная модель памяти
- •4.3.5 Многосегментная модель памяти
- •Глава 5. Страничная организация памяти в процессорах ia‑32
- •5.1 Каталог страниц
- •5.2 Таблица страниц
- •5.3 Страничная переадресация
- •5.4 Диспетчер виртуальных машин системы Microsoft Windows
- •Глава 6. Архитектура процессоров с параллелизмом уровня команд
- •6.1 Подходы к использованию ресурса транзисторов в микропроцессорах
- •6.2 Суперскалярные процессоры и процессоры с длинным командным словом
- •6.3 Зависимости между командами, препятствующие их параллельному исполнению
- •6.4 Предварительная выборка команд и предсказание переходов
- •6.5 Условное выполнение команд в vliw-процессорах
- •6.6 Декодирование команд, переименование ресурсов и диспетчеризация
- •6.7 Исполнение команд
- •6.8 Завершение выполнения команды
- •6.9 Направления развития архитектуры процессоров с параллелизмом уровня команд
- •Глава 7. Мультитредовые микропроцессоры
- •7.1 Основы мультитредовой архитектуры
- •7.2 Выявление тредов
- •7.3 Мультитредовые процессоры с тредами, выявляемыми путем анализа потоков управления программы
- •7.3.1 Мультитредовая модель выполнения программы
- •7.3.2 Мультитредовые программы
- •7.3.3 Аппаратные средства мультитредовой архитектуры
- •7.3.4 Преимущества мультитредовой архитектуры
- •7.4 Мультитредовые процессоры с тредами, выявляемыми путем анализа потоков данных программы
- •7.5 Специфика мультитредовых моделей распараллеливания
- •Глава 8. Модуль обработки вещественных чисел
- •8.1 Представление чисел с плавающей запятой
- •8.2 Состав модуля fpu
- •Глава 9. Основы 64-разрядной архитектуры
- •9.1 Состав и назначение регистров микропроцессора ia-64
- •9.2 Особенности архитектуры epic
- •9.3 Архитектура x86-64
- •9.4 Структура одноядерного процессора
- •9.5 Многоядерные процессоры
- •9.6 Зачем нужны “лишние” разряды?
- •Глава 10. Современные 64-разрядные микропроцессоры корпораций Intel и amd
- •10.1 Архитектура Intel Core 2
- •10.1.1 Intel Wide Dynamic Execution
- •10.1.2 Intel Intelligent Power Capability
- •10.1.3 Intel Advanced Smart Cache
- •10.1.4 Intel Smart Memory Access
- •10.1.5 Intel Advanced Digital Media Boost
- •10.1.6 Логическая схема процессора
- •10.2 Архитектура Intel Core i7
- •10.2.1 Технология Hyper-Threading в архитектуре Nehalem
- •10.2.2 Иерархия кэш-памяти в архитектуре Nehalem
- •10.3 Хронология развития семейств микропроцессоров с архитектурой Nehalem
- •10.4 Архитектура amd Athlon 64
- •10.4.1 Ядро процессора
- •10.4.3 Контроллер памяти
- •10.4.4 Контроллер HyperTransport
- •10.5 Архитектура amd k10
- •10.4.1 Технология amd Memory Optimizer Technology
- •10.5.2 Ядро процессора
- •10.5.3 Предвыборка данных и инструкций
- •10.5.4 Выборка из кэша
- •10.5.5 Предсказание переходов и ветвлений
- •10.5.6 Процесс декодирования
- •10.5.7 Диспетчеризация и переупорядочение микроопераций
- •10.5.8 Выполнение микроопераций
- •10.5.9 Технологии энергосбережения
- •10.5.10 Шина HyperTransport 3.0
- •10.5.11 Семейство процессоров Barcelona
- •10.5.12 Семейство процессоров Phenom
- •Глава 11. Технологии, поддерживаемые современными микропроцессорами
- •11.1 Технологии тепловой защиты
- •11.1.1 Технология Thermal Monitor
- •11.1.2 Технология Thermal Monitor 2
- •11.1.3 Режим аварийного отключения
- •11.2 Технологии энергосбережения
- •11.2.1 Технология Enhanced Intel SpeedStep
- •11.2.2 Технология Cool'n'Quiet
- •11.3 Технология расширенной памяти
- •11.4 Технология антивирусной защиты
- •11.5 Технология виртуализации
- •11.6 Реализация технологий в современных микроархитектурах
- •11.6.2 Em64t – NetBurst
- •11.6.3 Intel Core
- •11.6.4 Intel Atom
- •11.6.5 Nehalem
- •11.6.6 Xeon
- •Глава 12. Графические микропроцессоры
- •12.1 Основные термины и определения
- •12.2 Технологии построения трёхмерного изображения
- •12.2.1 Технологии повышения реалистичности трехмерного изображения
- •12.3 Шейдерный процессор
- •12.4 Особенности современных графических процессоров
- •Глава 13. Однокристальные микроконтроллеры
- •13.1 Общая характеристика микроконтроллеров
- •13.2 Микроконтроллеры семейства avr
- •Почему именно avr?
- •13.3 Общие сведения об омк avr
- •13.4 Характеристики avr-микроконтроллеров
- •Глава 14. Технология производства микропроцессоров
- •14.1 Особенности производства процессоров
- •14.2 Новые технологические решения
- •14.3 Технология производства сверхбольших интегральных схем
- •I. Выращивание кристалла кремния
- •II. Создание проводящих областей
- •III. Тестирование
- •IV. Изготовление корпуса
- •V. Доставка
- •14.4 Перспективы производства сбис
- •Англо-русский словарь терминов и аббревиатур
- •Библиографический список
- •Интернет-ссылки
- •350072. Краснодар, ул. Московская, 2, кор. А.
2.2 Типы адресации
32-разрядные процессоры в защищённом режиме могут использовать как 16-битную адресацию, так и 32-битную. Полный адрес хранится в регистровой паре сегмент-смещение (Segment-Offset). Смещение – количество байтов от начала сегмента до первого байта адресуемого числа. В таблице 2.2 указаны все случаи использования сегментных регистров.
Таблица 2.2 Использование сегментных регистров для адресации памяти.
|
Тип обращения к памяти (The type of call to memory) |
Сегментный регистр (Segment register) |
Смещение (Offset) | |
|
По умолчанию (Default Segment) |
Альтернативный (Valid Overrides) | ||
|
Выборка команд |
CS |
Нет |
EIP |
|
Стековые операции |
SS |
Нет |
ESP |
|
Адресация переменной |
DS |
CS, ES,FS, GS, SS |
EA |
|
Строка-источник |
DS |
CS, ES,FS, GS, SS |
SI |
|
Строка-приёмник |
ES |
Нет |
DI |
|
Использование EBP или ESP как базового регистра |
SS |
CS, DS, ES, FS,GS |
EA |
Таблица 2.3. Использование РОН для хранения смещения.
|
Компонент |
16-разрядная адресация |
32-разрядная адресация |
|
Базовый регистр (Base) |
BX или BP |
Любой 32-разрядный РОН |
|
Индексный регистр (Index) |
SI или DI |
Любой 32-разрядный РОН, кроме ESP |
|
Масштаб (Scale) |
Коэффициент 1 |
Коэффициенты 1, 2, 4 или 8 |
|
Элемент смещения (Displacement) |
Константа размером 0, 8 или 16 бит |
Константа размером 0, 8 или 32 бита |
Альтернативный регистр должен в программе указываться явно в виде регистровой пары. В таблице 2.3 представлено использование РОН для хранения смещения.
Типы адресации в 32-разрядных процессорах и способы вычисления смещения на основе компонент из таблицы 2 представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4. Типы адресации в 32-разрядных процессорах.
|
Тип адресации |
Вычисление смещения |
|
Непосредственная (immediate operand) |
Операнд находится в коде команды |
|
Регистровая (register operand) |
Операнд находится в РОН |
|
Прямая (memory operand) |
Смещение операнда находится в коде команды |
|
Косвенная регистровая |
Смещение операнда находится в РОН |
|
Базовая |
Offset = Base + Displacement |
|
Индексная |
Offset = Index + Displacement |
|
Масштабированная индексная |
Offset = Scale Index + Displacement |
|
Базовая индексная |
Offset = Base + Index |
|
Масштабированная базовая индексная |
Offset = Base + Scale Index |
|
Базовая индексная со смещением |
Offset = Base + Index + Displacement |
|
Масштабированная базовая индексная со смещением |
Offset = Base + Scale Index + Displacement |
С помощью базовой индексной адресации можно легко инициализировать и получить доступ к любому элементу одномерного массива. База задаёт начало массива, а индекс – смещение внутри массива. С помощью базово-индексной адресации со смещением можно легко инициализировать и получить доступ к элементам двумерного массива. База определяет начало массива, индекс – размер одной строки массива, а смещение – адрес элемента массива в строке.