1. Микропроцессор характеризуется:

1) тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ;

2) разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов.

3) архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры.

Структурная схема процессора без соединений между основными узлами

А ЛУ Арифметико-логическое устройство - функциональная часть компьютера, выполняющая логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ

3 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОЦЕССОРА

Процессоры персональных компьютеров могут работать в трех режимах: реальном, защищенном и виртуальном режимах.

Реальный режим

Когда процессор работает в реальном режиме, он может обращаться к памяти только в пределах 1 Мбайт. В реальном режиме работают операционные системы DOS и стандартные DOS-приложения.

Защищенный режим

Он используется в современных многозадачных операционных системах. Защищенный режим имеет много преимуществ:

■ В защищенном режиме доступна вся системная память

■ В защищенном режиме операционная система может организовать одновременное выполнение нескольких задач (многозадачность).

■ В защищенном режиме поддерживается виртуальная память — операционная система при необходимости может использовать жесткий диск в качестве расширения оперативной памяти.

■ В защищенном режиме осуществляется быстрый (32/64-разрядный) доступ к памяти и поддерживается работа 32-х разрядных операций ввода-вывода.

Виртуальный режим

Иногда возникает необходимость выполнения DOS-программ в среде операционной системы Windows. Но DOS-программы работают в реальном режиме, а не в защищенном. Для решения этой проблемы был разработан виртуальный режим или режим виртуального процессора 8086. Этот режим эмулирует (имитирует) реальный режим, необходимый для работы DOS-программ, внутри защищенного режима.

4

Набор системной логики, или чипсет, отвечает за взаимодействие процессора со всеми остальными компонентами компьютера, включая память, видеоадаптер, слоты расширения и т .д., а также за согласованность работы устройств между собой.

Структура чипсетов

Чипсет образует костя клюбой компьютерной системы. Чипсет состоит из трех устройств — контроллера памяти , контроллера ввода/вывода и контроллера микропрограмм (микросхема, содержащая системную BIOS).

5

К изучению языка ассемблера любого компьютера имеет смысл приступать только после выяснения того, какая часть компьютера оставлена видимой и доступной для программирования на этом языке. Это так называемая программная модель компьютера, частью которой является программная модель микропроцессора, которая содержит 32 регистра в той или иной мере доступных для использования программистом.

Данные регистры можно разделить на две большие группы:

16 пользовательских регистров;

16 системных регистров.

В программах на языке ассемблера регистры используются очень интенсивно. Большинство регистров имеют определенное функциональное назначение.

6

Регистры общего назначения

Так как эти регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико-логического устройства (АЛУ), то их еще называют регистрами АЛУ:

eax/ax/ah/al (Accumulator register) — аккумулятор.

ebx/bx/bh/bl (Base register) — базовый регистр.

ecx/cx/ch/cl (Count register) — регистр-счетчик.

edx/dx/dh/dl (Data register) — регистр данных.

esi/si (Source Index register) — индекс источника.

edi/di (Destination Index register) — индекс приемника (получателя).

esp/sp (Stack Pointer register) — регистр указателя стека.

ebp/bp (Base Pointer register) — регистр указателя базы кадра стека.

Сегментные регистры

В программной модели микропроцессора имеется шесть 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 трех частей, называемых сегментами. Соответственно, такая организация памяти называется сегментной.

7 Регистры состояния и управления. Флаги

состояния

Флаги состояния (биты 0, 2, 4, 6, 7 и 11) отражают результат выполнения арифметических инструкций, таких как ADD, SUB, MUL, DIV.

CF — устанавливается при переносе из/заёме в (при вычитании

PF — устанавливается, если младший значащий байт результата содержит чётное число единичных (ненулевых) битов

AF — устанавливается при переносе и заёме из бита 3 результата..

ZF — устанавливается, если результат равен нулю.

SF — равен значению старшего значащего бита результата, который является знаковым битом в знаковой арифметике.

OF — устанавливается, если целочисленный результат слишком длинный для размещения в целевом операнде.

Управляющий флаг

Флаг направления (DF, бит 10 в регистре флагов) управляет строковыми инструкциями (MOVS, CMPS, SCAS, LODS и STOS): установка флага заставляет уменьшать адреса (обрабатывать строки от старших адресов к младшим), обнуление заставляет адреса увеличивать. Инструкции STD и CLD соответственно устанавливают и обнуляют флаг DF.

8

Смотри 3 вопрос

Организация памяти

Физическая память, к которой микропроцессов имеет доступ по шине адреса, называется оперативной памятью (или оперативным запоминающим устройством - ОЗУ).

ОП организована как последовательность байтов. Каждому байту соответствует уникальный адрес (его номер), который называется физическим адресом. Физический диапазон значений адресов зависит от разрядности шины адреса микропроцессора. Механизм управления памятью полностью аппаратный, т.е. программа сама не может сформировать физический адрес памяти на адресной шине.

Память для программы делится на непрерывные области памяти, называемые сегментами. Сегменты - это логические элементы программы. Сама программа может обращаться только к данным, которые находятся в этих сегментах. Сегмент представляет собой независимый, поддерживаемый на аппаратном уровне блок памяти. Сегментация - механизм адресации, обеспечивающий существование нескольких независимых адресных пространств как в пределах одной задачи, так и в системе в целом для защиты задач от взаимного влияния.

9 Формирование физического адреса в реальном режиме

Микропроцессор предоставляет программам байтовое пространство памяти размером 1 Мбайт плюс 64 кбайт. Настройка сегментов выполняется, как и в МП 8086: 16-разрядное значение, записанное в селекторе сегмента, сдвигается влево на 4 бит (с добавлением нулей справа) и образует базовый адрес сегмента. Исполнительный адрес расширяется влево четырьмя нулями и прибавляется к базовому, образуя линейный адрес. Поскольку разбиение на страницы в режиме реального адреса отсутствует, линейный адрес эквивалентен физическому. При образовании линейного адреса может возникнуть перенос. В МП 8086 этот перенос усекается В МП 80386 бит переноса записывается в разряд 20 линейного адреса.

В отличие эт МП 8086 и 80286 МП 80386 может генерировать 32-разрядные исполнительные адреса с помощью префикса размера адреса. Значение этого адреса должно быть в диапазоне от 0 до 65536, в пр этивном случае возникает исключение: прерывание 12 или 13 без кода ошибки. Это делается для совместимости с МП 80286.