Режимы работы микропроцессора

Начиная с микропроцессора 80286 процессоры могут работать в 2-ух режимах:

• Режим реальных адресов (реальный режим)

• Режим защищённой памяти (защищённый режим)

При работе в реальном режиме любой процессор рассматривается как процессор 8086, но более быстродействующий и с расширенным набором команд.

Фото 1703

Шина адреса любого процессора в реальном режиме равна 20 битам, следовательно объём доступной памяти 1 МБ

Фото 1703

В реальном режиме работы допускается только однозадачная работа, т.е. процессор выполняет одну программу.

Размер сегмента фиксированный – 64 байта.

Защищённый режим работы

• Многозадачная обработка информации (сразу запуск многих программ)

• Защита памяти с помощью 4 уровней механизма привелегий.

0 – ОП система

3- пользовательский

• Доступна вся шина адреса процессора.

Размер шины – любой (теоретически от 1 байта до всего объёма памяти). Память в защищённом режиме может делиться на страницы. Стандартный объём страницы – 4 Кбайт.

Фото 1705

Начало сегмента – базовый адрес (уникальный, т.е. физический адрес).

Если в ОП имеется 2^k ячеек, то для ссылки на эти ячейки нужен k-разрядный адрес.

Уникальный адрес байта памяти называется физическим адресом или абсолютным адресом. При большом объёме памяти больше будет и разрядность физического адреса.

Фото 1706

Чем больше объём памяти, тем больше разрядность адреса.

Увеличение разрядности физического адреса приводит к увеличению длины команды и программы в целом.

Для того, чтобы длина команды не зависела от объёма ОП компьютера память условно делят на участки, называемые сегментами.

Сегмент – участка ОП

На объём сегмента накладывается ограничение, т.е. объём сегмента фиксируется.

Фото 1706

Начальные адреса сегментов могут быть любыми. Их называют базовыми адресами.

Базовый адрес – физический адрес первой ячейки сегмента оперативной памяти. Определяет начало сегмента в памяти.

В этих условиях физический адрес ячейки памяти можно представить в виде:

Физический адрес = базовый адрес + смещение(относительный адрес)

Ограничение размера сегмента означает: 0≤смещение≤2^m-1,

где m – размерность относительного адреса.

Поэтому для записи относительного адреса достаточно m разрядов.

В команда указывается относительный адрес операндов.

Объём сегмента в реальном режиме работы = 64 Кбайта.

Разрядность относительно адреса (смещения) = log₂64K

2^m = 64 K

2^m= 2⁶*2¹⁰

m = 16

Диапазон относительных адресов: 0000h – FFFFh

Диспетчер памяти

Состоит из блока сегментации и блока страничной адресации (защищённый режим).

Предназначен для формирования физического адреса байта памяти.

Сегментированная память представляет собой набор блоков, характеризуемых определёнными атрибутами:

• Размер (объём сегментов). Определяется режимом работы микропроцессора.

• Расположение. Определяется базовым адресом.

• Тип сегмента: программный сегмент (сегмент кода), сегмент данных, сегмент стека.

• Характеристика защиты.

Микропроцессор 80386+ содержит шесть 16 разрядных сегментных регистров.

Сегментные регистры хранят селекторы сегментов.

По селектору сегментов диспетчер памяти определяет базовый адрес сегмента.

Фото 1709

Селектор в CS обеспечивает обращение к текущему программному сегменту.

Селектор в SS обеспечивает обращение к текущему сегменту стека.

Селекторы DS, ES, GS, FS обеспечивают обращение к текущим сегментам данных.

При запуске программы управление получает специальная программа ОС – загрузчик, которая находит свободные сегменты в памяти, обеспечивает копирование программы и данных с внешнего носителя и загружает селекторы в сегментные регистры:

• селектор программного сегмента загружается в CS,

• селектор сегмента стека загружается в SS,

• селектор сегмента данных присваивается глобальной переменной @data.

Первыми командами в программе программист должен селектор сегмента данных (@data) загружать в выбранный им сегментный регистр.

.code

mov AX, @data

mov DS, AX