5. Архитектура ia-32. Режимы работы процессора.

Эту архитектуру поддерживают 32-разрядные процессоры семейства x86, начиная с Intel386. Она полностью совместима с предшествующей 16-разрядной архитектурой процессоров 8086\88 и 80286.

Процессор имеет возможность работы в одном из двух режимов, различающихся, в основном, способом взаимодействия с оперативной памятью:

1. Real Address mode (Режим реальной адресации или реальном режим), полностью совместимом с 8086. В этом режиме возможна адресация до 1 Мбайта физической памяти (шина адреса в 16-битных процессорах этой архитектуры была 20-битной).

2. Protected Virtual Address Mode (защищенный режим виртуальной адресации или просто защищенный режим). В этом режиме МП позволяет адресовать до 4Гбайт физической памяти. Помимо этого предусмотрены аппаратные средства (блок управления памятью), которые позволяют отображать на эти 4ГБайта до 64Тбайт виртуальной памяти.

Одним из вариантов работы защищенного режима является Virtual 8086 Mode – режим виртуального процессора 8086. В этом режиме псевдопараллельно может выполняться несколько программ, как будто у нас имеется несколько процессоров, каждый из которых работает со своей оперативной памятью и решает свою задачу. Попытки выполнения «чужих» команд, выход за рамки «своей» памяти контролируется системой защиты.

Другим вариантом работы защищенного режима является так называемый неофициальный режим Big Real Mode, который позволяет адресоваться ко всему 4Гб пространству памяти одной программе. То есть получается как будто реальный режим, но с возможностью доступа ко всему пространству памяти.

Начиная с процессоров 486 процессор поддерживает особый системный режим работы System Management Mode (SMM), при котором процессор использует иное, изолированное от всех других режимов, пространство памяти. Этот режим используется в служебных и отладочных целях.

6. Архитектура ia-32. Особенности представления информации.

Числовая информация кодируется в двоичной или двоично-десятичной системах счисления. Для кодирования буквенной и символьной информации и при вводе-выводе информации используются специальные коды представления информации – коды ASCII.

Целочисленные блоки АЛУ 32-рарзядных процессоров х86 могут работать со следующими форматами данных:

Бит (Bit) – единица информации.

Битовое поле (Bit Field) – последовательность до 32 смежных бит

Битовая строка (Bit String) – последовательность до 4 Гбит смежных бит

Байт – 8 бит.

Биты в байте нумеруются справа налево, начиная с нулевого разряда.

Числа без знака:

Байт\слово\двойное слово\учетверенное слово (Unsigned Byte/Word/Double Word/Quad Word), соответственно 8\16\32\64 бит

Целые числа со знаком:

Байт\слово\двойное слово\учетверенное слово (Integer Byte/Word/Double Word/Quad Word), соответственно 8\16\32\64 бит

Единичное значение старшего бита является признаком отрицательного числа, которое хранится в дополнительном коде.

Двоично-десятичные числа (BCD – Binary Coded Decimal)

8 – разрядные упакованные (Packet BCD)

Кодируют два десятичных разряда в одном байте

8 – разрядные неупакованные (Unpacked BCD)

Кодируют один десятичный разряд в одном байте (биты 4-7 должны быть пустыми для операций умножения\деления)

Указатели:

Длинный указатель (48 бит) – 16 битный сегмент и 32 битное смещение;

Короткий указатель – 32 битное смещение;

Указатель (32 бит) – 16 битный сегмент и 16 битное смещение.

Блоки FPU работают со следующими данными:.

Двоичные числа с плавающей запятой:

Одинарной точности (Single Precision) – 32 бит: 23 бит мантисса, 8 бит порядок, 1 бит знак.

двойной точности (Double Precision) – 64 бит: 52 мантисса, 11 порядок, 1 знак

повышенной точности (Extended Precision) – 80 бит: 64 мантисса, 15 порядок, 1 знак.

BCD-числа переменной длинны:

Упакованный:

Каждый десятичный разряд числа занимает 4 бита (полубайт), знак числа кодируется в крайнем правом полубайте (1100 – «+», 1101 – «-») (или оба полубайта используются для кодирования цифр десятичного разряда)

Неупакованный:

Для каждого десятичного разряда отводится по целому байту, при этом старшая его часть заполняется кодом 0011. Старший полубайт самого правого байта используется для кодирования знака числа.

Различные блоки расширения, такие как MMX, SSE и т.п. имеют некоторые свои форматы данных.