Программная модель

CPU INTEL

I. Режимы работы

Intel выпускала CPU разной разрядности:

- 16-ти разрядные (i86);

- 24-х разрядные (i286);

- 32-х разрядные (от i386 до Pentium IV);

- 64-х разрядные с архитектурой EPIC (вычисления с параллелизмом команд).

В CPU Intel выделяют 4 программные модели:

1) реальный режим CPU i86:

- для 8- и 16-разрядных персональных ЭВМ;

2) защищенный режим - для 32-х разрядных CPU - поддерживает:

- механизм виртуальной памяти,

- средства защиты задач и памяти,

- процедуру переключения задач;

3) реальный режим 32-х разрядного CPU - режим, с которого стартует ЭВМ:

- 16-ти битовый режим адресации с прямым обращением к памяти,

- доступны 32-х разрядные регистры и команды;

4) виртуальный режим i86 - эмуляция ПО для CPU i86 из защищенного режима:

- запрещен прямой доступ к памяти;

- используются механизмы защиты и виртуальной памяти.

II. Программная модель cpu i86 Модель памяти

CPU Intel были предназначены для:

- управления другими системами;

- широкого круга пользователей;

- обеспечения рынка дешевыми персональными ЭВМ.

ЭВМ на этих CPU снабжались:

- средой программирования на языке Бейсик;

- управляющей ОС;

- простыми офисными системами.

Недостатками являлось:

- ПО могло использовать только 2¹⁶ = 64 Кбайт памяти;

- что недостаточно для персональных ЭВМ.

Поэтому реализовали модель:

- структурированной математической памяти (рис.1);

- состоящей из 16 сегментов (по 64 Кбайт каждый):

- по адресам, кратным 16,

- 10 сегментов - для ПО пользователей,

- 6 сегментов - для ОС;

- 17 сегмент - под адреса портов;

- увеличение адресного пространства до 2²⁰ = 1 Мбайт.

Используются следующие правила задания адресов переменных:

- биты в памяти и в регистрах нумеруются с младших разрядов;

- переменные адресуются по номеру младшего байта;

- переменные располагаются по границам, кратным 2 или 4.

Недостатками математической памяти является:

- не совпадают адреса математической и физической памяти;

- используется механизм преобразования (трансляции) адресов.

Порты ввода/вывода

Порты устройств ввода/вывода:

- программно-доступные ячейки памяти данных устройств;

- проецируются в отдельное пространство ОЗУ;

- доступны по командам:

- работы с портами через регистры:

- чтения из порта - IN, INS,

- записи в порт - OUT, OUTS,

- работы с памятью:

- MOV - пересылка между портом и регистром,

- AND, OR и TEST - работа с отдельными битами портов.

К портам можно обращаться как к:

- байтам (2¹⁶ = 65 536 байт);

- словам (2¹⁵ = 32 768 слов);

- двойным словам (2¹⁴ = 16 384 двойных слов).

К портам с номерами от 1 до 255 можно обращаться по прямым адресам:

- IN , 24 ;ввод байта из 24-го порта в регистр al, ax, eax

В других случаях используется регистр dx:

1) MOV dx, 1024 ; запись адреса порта в dx

2) IN al, dx ;чтение байта из 1024-го порта в регистр al

Регистровый файл

Регистровый файл CPU i86 содержит 14 регистров размером в слово:

Назначение регистров	Количество
регистры общего назначения (РОНы)	8
сегментные регистры	4
указатель команд (ip)	1
регистр флагов CPU (Flags)	1

Регистры общего назначения

Регистры			Назначение
регистры данных
16 бит	high (8 бит) 15………..8	low (8 бит) 7…………0
ax =	ah	al	1) непосредственные данные 2) аккумулятор (сумматор)
bx =	bh	bl	1) непосредственные данные 2) база данных - для задания адреса в сегменте DS
cx =	ch	cl	1) обработка массивов и строк 2) организация циклов
dx =	dh	dl	1) непосредственные данные 2) задание номера порта в при вводе/выводе
регистры адресов
sp			указатель стека
bp			база стека - для задания адреса в сегменте SS
si			1) индекс элемента массива источника 2) обработка строк
di			1) индекс элемента массива принимающей стороны (приёмника) 2) обработка строк

Для работы с данными используются регистры:

- для работы со словами - ax, bx, cx, dx, sp, bp, si, di;

- для работы со байтами - ah, al, bh, bl, ch, cl, dh, dl.