Самостійна робота №6 Тема: “Адресний простір”

1. Фізичні основи представлення інформації у комп’ютерах.

2. Розподіл адресного простору.

3. Принцип формування адреси та види адресацій.

Ключові поняття: системи числення: десяткова, шістнадцяткова, двійкова; розрядність, розподіл адресного простору, адресація.

Анотація

Комп'ютер, як цифрова система, за базову використовує двійкову систему числення, яка логічно відображається у вигляді “0” і “1”. Крім двійкової системи використовують більш компактніші системи числення:

1. вісімкову – один розряд відображає три розряди двійкової системи;

2. шістнадцяткову – один розряд відображає чотири розряди двійкової системи.

Комп’ютер є складною системою і для однозначної взаємодії із пристроями та комірками пам’яті створено адресний простір в якому чітко розподілено всі адреси. Адресний простір розділяється у Фон-неймонівській архітектурі на простір пам’яті та простір пристроїв (портів введення/виведення) за допомогою команд. Переважна більшість команд взаємодіє із пам’яттю, і тільки команди типу ІN та OUT взаємодіють із портами.

Найпростіший принцип формування адреси реалізується при роботі процесора у реальному режимі. Тут адреса формується із двох складових: сегментної (seg), зміщення або ефективної складової (offset), і обчислюється за формулою:

Addr=Seg*16+Base+Index*Scale+Displacement

Сегментна складова формує старші біти адреси у результаті чого пам’ять розбивається на сегменти. У межах одного сегмента виконуються прості програми і резервується місце для програмного кода, стека та даних.

У залежності від складових які беруть участь у формуванні ефективної адреси розрізняють такі види адресацій: базова, базово-індексна, базово-індексна із зміщенням.

Питання для самоконторолю.

1. Які ви знаєте системи числення?

2. Яка система числення використовується при адресації?

3. Що таке адресний простір?

4. На які дві частини розподіляють адресний простір?

5. Як формується адреса при реальній адресації?

6. Які є види адресацій?

ЛІТЕРАТУРА

1) Якименко Ю.І. Мікропроцесорна техніка: Підручник 2-е видання – К.: Кондор, 2004 – 440с.

Електронний матеріал у файлах Rozdil2.zip, Assembl.zip. Файл Assembl.zip розпакувати і запустити файл start.htm. Переміщуватись по документі як по звичайній Web-сторінці.

Самостійна робота №7

Тема: “Архітектура процесора”

1. Програмний код та режими роботи процесора.

2. Методи покращення архітектури.

3. Структурна схема процесора. Регістри процесора.

4. Команди процесора (структура команди і таблиця основних команд)

Ключові поняття: програмний код, команди процесора, довжина команди, лічильник команд, режими роботи процесора, методи покращення архітектури, структурна схема процесора, регістри процесора, структура команди процесора, мова програмування асемблер.

Анотація

Програмний код – послідовність “0” і “1”, яка чітко визначає порядок виконання команд. За адресацією комірок пам’яті, з яких буде зчитаний програмний код відповідає регістр ІР (Instruction Pointer) – лічильник команд. Довжина команди може бути різною, і визначається за першими бітами команди. При виконанні команди вміст лічильника автоматично змінюються на довжину (величину) виконаної команди.

Розглядають три режими функціонування процесора:

1. Реальний – найпростіший режим – режим функціонування базового процесора і8086 першого покоління. Тут адресація здійснюється через зсув сегментної складової на чотири розряди в сторону старших бітів та додавання ефективної адреси.

2. Захищений – режим який виявляє покращення у архітектурі процесорів нових моделей. Тут адресація проводиться через регістри дискрипторів, які вказують крім адреси ще і властивості даних (тільки читання, зміна, запис).

3. Віртуальний – використовується для програмного збільшення адресного простору. При цьому одна комірка пам’яті розглядаэться як сторінка розміром 4 Кб.

Є такі методи покращення архітектури процесорів

1. Конвеєризація – розбиття виконання однієї команди на декілька блоків конвеєра.

2. Суперскалярність – використання двох і більше конвеєрів.

3. Просування даних – процесор починає обробку даних вже при надходженні першої частини багаторозрядного числа.

4. Перейменування регістрів – використовується у командах обміну між регістрами.

5. Передбачення переходів – використовується у циклічних програмах. Процесор не дочікується результатів підтвердження перевірки умови переходу і продовжує виконувати команди циклу.

6. Зміна послідовності вибірки команд – команди вибираються двома окремими блоками, робота яких узгоджена між собою.

При включенні живлення чи перезавантаженні генератор тактує систему керування та синхронізації, яка здійснює тактування системної шини. При цьому із пам’яті зчитується програмний код, подається на дешифратор команд, який дешифрує команду і подає на систему керування та синхронізації. Після цього система керування та синхронізації подає на системну шину команду на виконання.

АЛП здійснює обробку, видає результати на системну шину і встановлює прапорці ознак у регістрі ознак. Після виконання команди йде автоматичне зчитування з комірки пам’яті на яку вказує лічильник команд.

Регістри в різних процесорах є функціонально-орієнтовані, тобто кожному регістру найкраще підходять, характерні тільки для нього, операції. Сукупність регістрів процесора утворюють регістрову пам’ять, яка є найшвидшою у системі пам’яті та має найменший об’єм.

Регістри загального призначення найбільш використовуються при обробці даних, їх пересиланні і збереженні.

Сегментні регістри призначенні для формування сегментної складової при адресації.

Регістри керування і стану служать для вказування адрес команд для їх вибору і фіксування ознак результатів.

Набір команд процесора утворює мову програмування низького рівня яку називають асемблером. Команда на асемблері обов’язково вкладається із коду операції (КОП) та адресної частини яка може бути у де-яких командах відсутня. Код операції – це буквенне скорочення від андглійського слова яке відображає дію над операндом. Операнд – це число (значення) над яким виконується операція. Адресна частина може вміщувати назви регістрів, адреси комірок пам’яті, номера портів, безпосередні значення (числа). У двооперандних командах складові (параметри) адресної частини розділяються між собою комою.

Питання для самоконторолю.

1. Що таке програмний код?

2. Що таке лічильник команд?

3. Коли порушується послідовність зчитування команд із пам’яті?

4. Які знаєте режими роботи процесора?

5. Перелічіть методи покращення архітектури процесорів?

6. З яких структурних частин складається процесор?

7. На що вказує лічильник команд?

8. Які є види регістрів процесора?

9. З яких частин складається команда?

10. Що таке асемблер?

11. Перелічіть класи команд асемблера?

ЛІТЕРАТУРА

1) Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия 2-е изд. – СПб.: Питер, 2001 – 928с.: ил.

1. Якименко Ю.І. Мікропроцесорна техніка: Підручник 2-е видання – К.: Кондор, 2004 – 440с.

2. Юров В. Assembler. – СПб.: Питер, 2001

Електронний матеріал у файлах Rozdil2.zip, Lec_09_proc_arh.doc, Assembl.zip. Файл Assembl.zip розпакувати і запустити файл start.htm. Переміщуватись по документі як по звичайній Web-сторінці.