Навигация
Программная модель процессоров семейства X86
81515
знаков
6
таблиц
14
изображений
ПРОГРАММНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОРОВ СЕМЕЙСТВА X86
Пользовательские регистры
Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ. К этим регистрам относятся (рис. 1):
· восемь 32-битных регистров, которые могут использоваться программистами для хранения данных и адресов (их еще называют регистрами общего назначения (РОН)):
o eax/ax/ah/al;
o ebx/bx/bh/bl;
o edx/dx/dh/dl;
o ecx/cx/ch/cl;
o ebp/bp;
o esi/si;
o edi/di;
o esp/sp.
· шесть регистров сегментов: cs, ds, ss, es, fs, gs;
· регистры состояния и управления:
o регистр флагов eflags/flags;
o регистр указателя команды eip/ip.
Рис. 1. Пользовательские регистры микропроцессоров i486 и Pentium
Почему многие из этих регистров приведены с наклонной разделительной чертой?
Нет, это не разные регистры — это части одного большого 32-разрядного регистра. Их можно использовать в программе как отдельные объекты.
Так сделано для обеспечения работоспособности программ, написанных для младших 16-разрядных моделей микропроцессоров фирмы Intel, начиная с i8086.
Микропроцессоры i486 и Pentium имеют в основном 32-разрядные регистры. Их количество, за исключением сегментных регистров, такое же, как и у i8086, но размерность больше, что и отражено в их обозначениях — они имеют приставку e (Extended).
Регистры общего назначения
Все регистры этой группы позволяют обращаться к своим “младшим” частям.
Для самостоятельной адресации можно использовать только младшие 16 и 8-битные части этих регистров. Старшие 16 бит этих регистров как самостоятельные объекты недоступны. Это сделано, как мы отметили выше, для совместимости с младшими 16-разрядными моделями микропроцессоров фирмы Intel.
Перечислим регистры, относящиеся к группе регистров общего назначения. Так как эти регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико-логического устройства (АЛУ), то их еще называют регистрами АЛУ:
· eax/ax/ah/al (Accumulator register) — аккумулятор.
Применяется для хранения промежуточных данных. В некоторых командах использование этого регистра обязательно;
· ebx/bx/bh/bl (Base register) — базовый регистр.
Применяется для хранения базового адреса некоторого объекта в памяти;
· ecx/cx/ch/cl (Count register) — регистр-счетчик.
Применяется в командах, производящих некоторые повторяющиеся действия. Его использование зачастую неявно и скрыто в алгоритме работы соответствующей команды.
К примеру, команда организации цикла loop кроме передачи управления команде, находящейся по некоторому адресу, анализирует и уменьшает на единицу значение регистра ecx/cx;
· edx/dx/dh/dl (Data register) — регистр данных.
Так же, как и регистр eax/ax/ah/al, он хранит промежуточные данные. В некоторых командах его использование обязательно; для некоторых команд это происходит неявно.
Следующие два регистра используются для поддержки так называемых цепочечных операций, то есть операций, производящих последовательную обработку цепочек элементов, каждый из которых может иметь длину 32, 16 или 8 бит:
· esi/si (Source Index register) — индекс источника.
Этот регистр в цепочечных операциях содержит текущий адрес элемента в цепочке-источнике;
· edi/di (Destination Index register) — индекс приемника (получателя).
Этот регистр в цепочечных операциях содержит текущий адрес в цепочке-приемнике.
В архитектуре микропроцессора на программно-аппаратном уровне поддерживается такая структура данных, как стек. Для работы со стеком в системе команд микропроцессора есть специальные команды, а в программной модели микропроцессора для этого существуют специальные регистры:
· esp/sp (Stack Pointer register) — регистр указателя стека.
Содержит указатель вершины стека в текущем сегменте стека.
· ebp/bp (Base Pointer register) — регистр указателя базы кадра стека.
Предназначен для организации произвольного доступа к данным внутри стека.
Не спешите пугаться столь жесткого функционального назначения регистров АЛУ. На самом деле, большинство из них могут использоваться при программировании для хранения операндов практически в любых сочетаниях. Но, как мы отметили выше, некоторые команды используют фиксированные регистры для выполнения своих действий. Это нужно обязательно учитывать.
Использование жесткого закрепления регистров для некоторых команд позволяет более компактно кодировать их машинное представление. Знание этих особенностей позволит вам при необходимости хотя бы на несколько байт сэкономить память, занимаемую кодом программы.
Сегментные регистры cs, ss, ds, es, gs, fs.
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. Фактически, с небольшой поправкой, как мы увидим далее, в этих регистрах содержатся адреса памяти с которых начинаются соответствующие сегменты. Логика обработки машинной команды построена так, что при выборке команды, доступе к данным программы или к стеку неявно используются адреса во вполне определенных сегментных регистрах. Микропроцессор поддерживает следующие типы сегментов:
1. Сегмент кода. Содержит команды программы.
Для доступа к этому сегменту служит регистр cs (code segment register) — сегментный регистр кода. Он содержит адрес сегмента с машинными командами, к которому имеет доступ микропроцессор (то есть эти команды загружаются в конвейер микропроцессора).
2. Сегмент данных. Содержит обрабатываемые программой данные. Для доступа к этому сегменту служит регистр ds (data segment register) — сегментный регистр данных, который хранит адрес сегмента данных текущей программы.
3. Сегмент стека. Этот сегмент представляет собой область памяти, называемую стеком. Работу со стеком микропроцессор организует по следующему принципу: последний записанный в эту область элемент выбирается первым. Для доступа к этому сегменту служит регистр ss (stack segment register) — сегментный регистр стека, содержащий адрес сегмента стека.
Похожие работы
... сопроцессор или нет, что особенно важно при создании кода, который будет исполняться внутри обработчика аппаратного прерывания. 4. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА Разработкой микропроцессоров в России занимаются ЗАО «МЦСТ» и НИИСИ РАН. НИИСИ разрабатывает процессоры серии Komdiv на основе архитектуры MIPS. МЦСТ разработаны и внедрены в производство универсальные RISC-микропроцессоры с ...
... Это почти все что касается самого общего рассказа о процессорах - почти любая операция может быть выполнена последовательностью простых инструкций, подобных описанным. 2.2. Алгоритм работы процессора Весь алгоритм работы процессора можно описать в трех строчках НЦ | чтение команды из памяти по адресу, записанному в СК | увеличение СК на длину прочитанной команды | ...
... в секунду карман не тянет. Не успеешь глазом моргнуть, как новые процессоры, интеллектуальные дисковые и графические контроллеры используют его до корки, и попросят добавки. Определенной проблемой новой технологии является притормаживание перехода на нее компании Intel. Гигант не торопится переключаться на RIMM-ы, объясняя это необходимостью плавного перехода. Как именно задержка обеспечивает ...
... : -производитель чипсет, если возможно – модель материнской платы; -тактовые частоты процессора, памяти, системных шин; -названия, параметры работы всех системных и периферийных устройств; -расширенная информация о процессоре, памяти, жестких дисках, 3D-ускорителе; -разнообразные параметры программной среды: ОС, драйверы, процессы, системные файлы и т.д.; -информация о поддержке видеокартой ...
0 комментариев