Вопрос 3. Принципы архитектуры Фон-Неймана

В основу построения большинства компьютеров положены общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым Джоном Фон Нейманом (Янош Фон Нейман, Венгрия). Компьютеры, построенные на основе этих принципов, получили название фон Неймановских. Все остальные – не фон Неймановские.

1. Принцип представления информации в цифровом виде.

8 Бит = 1 Байт, 16 Бит = 2 Байта = Слово, 32 Бита = 4 Байта = 2 Слова = Двойное Слово.

2. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически, друг за другом, в определенной последовательности. Выборка команд осуществляется с помощью счетчика команд. Если необходимо перейти не к следующей, а к какой-то другой команде, то используются команды условного и безусловного перехода. Выборка команд из памяти прекращается после достижения выполнения команды «стоп».

3. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти: число, текст или команда. Поэтому появляется возможность над командами выполнять такие же действия, как и над данными.

4. Принцип адресуемости памяти. Основная память состоит из пронумерованных ячеек, то есть процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

5. Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы непрерывности выполнения команд, архитектуры, списка команд.

Вопрос 4. Пользовательские регистры и регистры общего назначения

Регистры – это ячейки памяти, находящиеся в процессоре, доступ к которым осуществляется не по адресам, а по именам. Пользовательские регистры: общего назначения, сегментные регистры и регистры состояния и управления.

Регистры общего назначения (8 регистров):

1. EAX/AX/AH/AL – Регистр-аккумулятор для хранения промежуточных данных.

2. EBX/BX/BH/BL – Базовый регистр для хранения базового адреса объекта в памяти.

3. ECX/CX/CH/CL – Регистр-счетчик для циклов.

4. EDX/DX/DH/DL – Регистр данных для хранения данных.

5. EBP/BP – Base Pointer, регистр указателя базы кадра стека.

6. ESP/SP – Stack Pointer, регистр указателя стека. Только для указателя стека!!!

7. EDI/DI – Регистр индекса приемника.

8. ESI/SI – Регистр индекса источника.

Сегментные регистры (6 регистров): CS, DS, ES, FS, GS, SS.

Регистры состояния и управления: флагов (EFLAGS/FLAGS) , регистр указания команды (EIP/IP).

Вопрос 5. Пользовательские регистры и сегментные регистры

Сегмент - это область памяти, начинающаяся на границе параграфа, то есть с любого адреса, кратного 16 (четыре младших бита равны 0).

В программной модели микропроцессора имеется 6 сегментных регистров: 

1. CS - регистр кода.

2. DS - регистр данных.

3. ES - дополнительный регистр данных.

4. FS - дополнительный регистр данных.

5. GS - дополнительный регистр данных.

6. SS - регистр стека

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. Для того чтобы указать на сегменты, к которым программа имеет доступ в конкретный момент времени, и предназначены сегментные регистры. В этих регистрах содержатся адреса памяти, с которых начинаются соответствующие сегменты.