3. Исполнительная среда.

Архитектурное состояние состоит из регистров и памяти. Результаты выполнения инструкции становятся архитектурно видимыми согласно набору правил последовательности исполнения. Эта глава описывает состав прикладной архитектуры и правила для исполнительной последовательности. Детали описаны в главе 6 при описании выполнения набора инструкций IA-32.

3.1. Состав прикладных регистров

Прикладным программам доступен следующий список регистров (см. рис.3.1):

• General Registers (GRs) – основные регистры представлены регистровым файлом GR0-GR127. При выполнении инструкций IA-32, целочисленные и сегментные регистры IA-32 содержатся в GR8-GR31.

• Floating-point Registers (FRs) – регистры с плавающей точкой образуют файл FR0-FR127. При выполнении инструкций IA-32, регистры с плавающей точкой и регистры мультимедиа IA-32 содержатся в FR8-FR31.

• Predicate Registers (PRs) – однобитные предикатные регистры PR0-PR63, используются в предикации и ветвлении.

• Branch Registers (BRs) – регистры переходов используемые в ветвлении (branching), BR0-BR7.

• Instruction Pointer (IP) – указатель инструкции – регистр, который содержит адрес связки текущей выполняемой инструкции, либо байтовый адрес для инструкции IA-32.

• Current Frame Marker (CFM) – маркер текущего окна – описывает текущее окно стека основных регистров и FR/PR ротацию.

• Application Registers (ARs) – прикладные регистры – набор регистров специального назначения.

• Performance Monitor Data Registers (PMD) – Регистры данных для аппаратного мониторинга производительности.

• User Mask (UM) – маска пользователя – устанавливает однобитные значения используемые для настройки ловушек, мониторов производительности и наблюдения за использованием регистров с плавающей точкой.

• Processor Identifiers (CPUID) – идентификаторы процессора – регистры, которые описывают свойства зависящие от конкретной реализации процессора.

Состав прикладных регистров IA-32, в целом, содержится внутри большого набора прикладных регистровItaniumи доступен инструкциямItanium. Но инструкцииIA-32, не имеют доступа к набору регистрамItanium. Детальнее соотношение регистров описано в разделе 6.2 «Модель состава прикладных регистровIA-32».

3.1.1 Резервируемые и игнорируемые регистры и поля

Регистры, которые не определены, являются либо зарезервированными, либо игнорируемыми. При обращении к зарезервированному региструвызывается ошибка «Запрещенная операция». Чтениеигнорируемого регистравозвращает ноль. Программа может записывать любое значение в игнорируемый регистр, но аппаратура проигнорирует эту запись. В наборах регистров изменяемого размера, регистры, которых нет в конкретном процессоре, являются зарезервированными. Обращение к одному из таких отсутствующих регистров приведет к ошибке «Зарезервированный регистр/поле». Если внутри заданных регистров есть поля, которые не определены, то такие поля являются либо зарезервированными, либо игнорируемыми. При чтениизарезервированных полейаппаратура будет всегда возвращать ноль. Программа всегда должна записывать нули в эти поля. В противном случае, при записи в такое поле не нулевого значения будет вызвана ошибка «Зарезервированный регистр/поле». Зарезервированные поля могут быть использованы в будущем.

При чтении игнорируемых полей аппаратура всегда возвращает 0 (если не отмечено иное). Программа может записывать в такое поле любое значение – аппаратура проигнорирует эту запись. В качестве исключения отметим, что некоторые игнорируемые поля IA-32, могут быть использованы в дальнейшем.

Таблица 3.1. обобщает, как процессор реагирует на обращение к зарезервированным и игнорируемым полям.

Табл.3.1. Реакция зарезервированных и игнорированных регистров и полей

Тип		Чтение	Запись
Резервирован.	Регистр	Вызов ошибки «Запрещенная операция»
	Поле	0	При ненулевой записи вызывается ошибка «Зарезервированный регистр/поле»
Игнорируем.	Регистр	0	Запись игнорируется
	Поле	0 (если иное не отмечено)	Запись игнорируется

Если регистр имеет неопределенное значение, то его поля являются зарезервированными. Программа всегда должна записывать только указанные значения в такие поля. В противном случае, запись резервированного значения вызовет ошибку «Зарезервированный регистр/поле». Некоторые регистры являются только читаемыми. Запись в такой регистр вызовет ошибку «Запрещенная операция».

НАБОР ПРИКЛАДНЫХ РЕГИСТРОВ General registers nats Floating-point registers Predicates Branch registers 63 0 81 0 63 0 gr0 0 0 fr0 +0.0 pr0 1 br0 gr1 fr1 +1.0 pr1 br1 gr2 fr2 pr2 br2 banked reg gr16 pr15 br7 gr31 fr31 pr16 gr32 fr32 Instruction Pointer 63 0 IP Current frame Marker 37 0 pr63 CFM User Mask 5 0 gr127 fr127 Advanced Load Performance Monitor Address Table Processor Identifiers Data registers 63 0 63 0 cpuid0 pmd0 cpuid1 pmd1 cpuidn pmdm

Application registers 63 0 ar0 KR0 … ar7 KR7 … ar16 RSC ar17 BSP ar18 BSPSTORE ar19 RNAT … ar21 FCR ar24 EFLAG ar25 CSD ar26 SSD ar27 CFLG ar28 FSR ar29 FIR ar30 FDR … ar32 CCV ar36 UNAT ar40 FPSR ar44 ITC … ar64 PFS ar65 LC ar66 EC … ar127

Рис.3.1. Модель прикладных регистров.

Когда поля отмечены как зарезервированные, то это необходимо для совместимости с будущими процессорами, чье программное обеспечение будет обращаться к этим полям с неизвестным пока эффектом. Программное обеспечение должно руководствоваться следующими принципами, когда имеет дело с резервированными полями:

• Не зависеть от состояния любых резервированных полей. Маскировать все резервированные поля перед проверкой содержимого.

• Не зависеть от состояния любых резервированных полей при сохранении в память или регистр.

• Не зависеть от способности сохранения информации записанной в резервированные и игнорируемые поля.

• Где возможно, загружайте резервируемые и игнорируемые поля значениями, предварительно считанными из того же регистра, либо загрузите их нулями.