8. Процессор. Регистры процессора

Сердце компьютера - микропроцессор. Основная его работа заключается в управлении процессом вычислений и обработке чи­сел. Выполняемая программа в виде двоичных кодов находится в памяти компьютера. Автоматически из памяти процессор считывает командные строки, выполняет команду и результаты снова помеща­ет в память. Затем читается и выполняется следующая команда. Циф­ровая обработка заключается в выполнении процессором арифмети­ческих и логических операций. Основной харак­теристикой процессора является его разрядность. Разрядность-это максимальное число бит, которые процессор обрабатывает одновре­менно. Процессоры серии i86 одновременно могут обрабатывать два байта числовой информации - это 16-разрядные процессоры (по чис­лу бит). Процессоры i386-Pentium одновременно обрабатывают слово- это 32-разрядные микропроцессоры. В нашем представлении процессор как объект, которым мы хотим управлять, - это набор регистров. Регистры - это ячейки памяти, которые встроены в процессор. В отличие от адресов опе­ративной памяти компьютера, регистры имеют свои индивидуаль­ные имена. Через регистры мы управляем процессором и получаем результаты вычислений. Регистры объединены в группы по своему функциональному назначению. В регистры общего назначения помещаются числа для выполнения арифметических и логических операций, пересыл­ки их в память. В первую очередь это регистры ЕАХ, ЕВХ, ЕСХ, EDХ. Регистры ESI, EDI, EBP, ESP используются для операций с адресами (в них может храниться смещение адреса). Сегментные регистры (селекторы) CS, SS, DS, ES предназначены для хране­ния сегмента (селектора) адреса. Регистр IP (указатель команд) все­гда содержит смещение команды, которая в данный момент выпол­няется. Регистр флагов определяет текущее состояние машины и результаты выполнения команд.

9. Память. Адреса

Основными компонентами системного блока являются процессор и память. Все программы, которые выполняет компьютер, на­ходятся в виде двоичных чисел в оперативной памяти компьюте­ра (RAM или ОЗУ). Память компьютера можно представить как последовательность байтов. Пронумеруем эти байты, на­чиная с номера 0, получим их физические адреса. В зависимости от ресурсов компьютера объем физической памяти может быть раз­ным: 4Mb, 16Mb,... 128Mb,.... Мы можем одновременно запустить несколько программ, раз­мер которых значительно превышает объем физической памяти конк­ретного компьютера. Это достигается тем, что Windows переносит часть физической памяти на жесткие диски так, чтобы каждая про­грамма имела свое адрес­ное пространство размером 4 Gb. Таким образом, программист имеет дело не с физической памятью, а с виртуальной памятью. Для доступа к виртуальной памяти Windows использует 32-разрядные линейные адреса. Именно по­этому, размер виртуального адресного пространства составляет 4 Gb (2³²= 4294967296) с адресами от 0 до 429496295.

Виртуальное и физическое адресные пространства разделены на страницы размером 4 Kb. Поскольку число страниц виртуального пространства данной программы может превышать число стра­ниц физического пространства, операционная система часть стра­ниц программы размещает в ОЗУ, а часть - в страничном файле (PageFile.sys). Диспетчер виртуальной памяти ото­бражает адреса виртуальной памяти в адреса физического ОЗУ и файла подкачки. В процессе выполнения программы операцион­ная система перемещает страницы из файла подкачки в оператив­ную память и наоборот.