Базовая архитектура IBM PC. Программирование на ЯВУ. Лекция 6

Базовая архитектура IBM PC
Адресация
Разрядность шины адреса: 20 разрядов
Максимальный адрес: 220
220 байтов = 1 Мбайт
Адрес задаётся с помощью двух 16-разрядных значений – сегмента и смещения – и вычисляется по формуле
<целевой адрес> = <сегмент>*16 + смещение

Базовая архитектура IBM PC
Система команд
Команды пересылки:
а) между регистрами и памятью;
б) между регистрами и устройствами ввода-вывода.
Команды управления.
Арифметические и логические команды.
Команды манипулирования битами.
Команды для обработки строк.
Команды для поддержки механизма прерываний.
Команды изменения состояния процессора.

Базовая архитектура IBM PC
Организация вычислительного процесса
Вычислительный процесс организован в полном соответствии с принципами фон Неймана.
Для ускорения введено понятие конвейера команд,
из которого извлекается следующая команда.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: регистр флагов
В регистре хранятся данные о состоянии процессора и результатах выполнения некоторых команд.
C – carry flag (флаг переноса) – выполнение операции привело к возникновению переноса
P – parity flag (флаг четности) – количество единиц в младшем байте результата чётно
A – auxiliary carry flag (флаг дополнительного переноса) – используется при операциях с двоично-десятичными числами

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: регистр флагов
Z – zero flag (флаг нуля) – результатом операции был ноль
S – sign flag (флаг знака) – старший разряд результата имеет значение «1»
T – trap flag (флаг трассировки) – используется программами-отладчиками
I – interrupt flag (флаг прерывания) – процессор реагирует на прерывания
D – direction flag (флаг направления) – используется командами обработки строк
O – overflow flag (флаг переполнения) – устанавливается при переполнении (результат операции не помещается в регистре

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр AX (accumulator, аккумулятор)
Это регистр-накопитель. Наиболее эффективно его использование в арифметических и логических операциях, а также в операциях пересылки, т.к. именно эти операции оптимизированы для использования регистра AX и, как правило, обладают более высоким быстродействием.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр BX (base, базовый регистр)
В некоторых операциях этот регистр используется для реализации расширенной адресации.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр CX (counter, счётчик)
Обычно этот регистр используется как счётчик, указывающий количество выполнений команды или группы команд (циклические вычисления, сдвиги).

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр DX (data, регистр данных)
Этот регистр используется в операциях умножения и деления, а также является единственным регистром, в котором может быть указан адрес порта в командах ввода-вывода.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистры SI, DI
Индексные регистры источника (SI, source index) и приёмника (DI, destination index), содержащие смещения относительно некоторого базового адреса. Обычно используются для выполнения операций над массивами данных.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр BP
Базовый регистр, в котором содержится смещение относительно начала сегмента, в качестве которого по умолчанию предполагается сегмент стека. Обычно используется при организации вычислений в стековых структурах.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр SP (stack pointer, указатель стека)
В SP содержится смещение относительно начала сегмента стека. При операциях со стеком система сама следит за изменениями содержимого SP в соответствии с выполняемыми операциями. В SP содержится адрес младшего байта данных, который был послан в стек последним.

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: РОНы
Регистр IP (instruction pointer, счётчик команд)
Регистр содержит адрес команды, следующей за выполняемой в текущий момент, в сегменте памяти, который задаётся регистром CS.

Базовая архитектура IBM PC
Сегменты
При работе с данными в пределах сегмента изменяется только смещение, адрес начала сегмента не меняется.
Сегменты в памяти могут перекрываться.

Базовая архитектура IBM PC
Сегменты: адресация

Базовая архитектура IBM PC
Регистры процессора: сегментные регистры
CS (code segment) – указывает на сегмент, в котором содержатся команды программы (начальный адрес сегмента кода). Адрес команды – CS:IP.
DS (data segment) – адресует начало сегмента данных.
ES (extra segment) – указывает на дополнительный сегмент данных; используется обычно при строковых операциях при формировании адреса приёмника данных.
SS (stack segment) – адресует сегмент стека.

Базовая архитектура IBM PC
Система прерываний
Предусмотрены прерывания аппаратные и программные.
Всего в системе может быть до 255 прерываний.
Для реализации механизма прерываний выделен
1 КБайт оперативной памяти.