Лекція 7 Тема: “Адресний простір”
Фізичні основи представлення інформації у комп’ютерах.
Розподіл адресного простору.
Принцип формування адреси та види адресацій.
1. Фізичні основи представлення інформації у комп’ютерах.
Комп'ютер, як цифрова система, за базову використовує двійкову систему числення, яка логічно відображає рівні електричного сигналу (високиий або низький) чи фронти (зростання або спадання) у вигляді “0” і “1”.
При оперуванні двійковою системою зі збільшенням розрядності підвищується ймовірність виникнення помилок, і складно сприймається інформація у такій формі. Тому використовують більш компактніші системи числення:
вісімкову – один розряд відображає три розряди двійкової системи;
шістнадцяткову – один розряд відображає чотири розряди двійкової системи.
Із розвитком комп'ютерної техніки розрядність пристроїв збільшувалась кратною 4, а їх кількість – 2n (тут n – розрядність), що також є кратною 4 . Ця умова спричинила широке використання 16-вої системи числення, і в першу чергу для адресації.
2. Розподіл адресного простору.
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-нейманівській 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.
Р
озширена
пам'ять служить для розгортання
операційної системи типу Windows
і прикладних програм. Верхня межа
розширеної памяті визначається розміром
модулів ОП.
3. Принципи формування адреси та види адресацій.
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 захищеному режимі адресація здійснюється через регістри дескриптора, а у режимі віртуального 8086 процесора – через блок посторінкової переадресації який розглядає комірку пам’яті як сторінку розміром 4 кілобайти за рахунок чого програмно збільшується адресований простір.
У залежності від складових які беруть участь у формуванні ефективної адреси розрізняють такі види адресацій:
базова;
базово-індексна;
базово-індексна із зміщенням.
Базова використовується при адресації масиву комірок пам’яті, починаючи з початкової (базової) адреси. Базово-індексна використовується коли за допомогою однієї команди пересилається 2, 4 чи 8 байт одночасно. Базово-індексна із зміщенням використовується у випадку якщо потрібно змінити адресацію комірок всередині масиву.
Лекція 8