Структура основной памяти, адресуемой 8086
| F000 | ПЗУ: BIOS, ROM-BASIC, диагностика |
| E000 | Расширения ПЗУ |
| D000 | Расширения BIOS |
| C000 | Расширения BIOS |
| B000 | Видеопамять |
| A000 | Видеопамять |
| 9000 | ОЗУ |
| 8000 | ОЗУ |
| 7000 | ОЗУ |
| 6000 | ОЗУ |
| 5000 | ОЗУ |
| 4000 | ОЗУ |
| 3000 | ОЗУ |
| 2000 | ОЗУ |
| 1000 | ОЗУ |
| 0000 | ОЗУ; обычно здесь ПО ОС. |
Теоретически, любая область памяти может представлять собой либо неизменяемое ПЗУ, либо ОЗУ. Однако принято первые десять блоков (блоки с нулевого по девятый общим объемом 640 Кбайт) заполнять оперативной памятью. Оперативная память в PC устанавливается начиная с блока О и последовательно, без пропусков, наращивается до блока 9 включительно. Если не все десять блоков заполнены, то программы не должны использовать адреса несуществующей памяти. Обращение по этим адресам может вызывать различные последствия в зависимости от модели машины, однако обычно эта ошибка никак не обнаруживается и программа продолжает работу.
Общая структура машинных команд, адресность. Способы адресации операндов. Расслоение памяти, выравнивание, кэш-память.
Общая структура машинных команд.
Операнды, которые используются в операторах ассемблера, могут быть регистром (г), адресом памяти (mem), непосредственным значением, задаваемым прямо в операторе (imm), сегментным регистром (sr). В связи с этим существуют различные форматы одних и тех же команд:
· первый и второй операнды - регистры. Результат помещается по адресу первого операнда. Могут использоваться все регистры общего назначения.
· первый операнд - регистр, второй - адрес памяти. Результат помещается в регистр, указанный в операторе, например:
mov ах, DATA ; в регистр АХ помещается содержимое поля DATA
· первый операнд - адрес памяти, второй - регистр. Результат помещается по тому адресу, который используется в качество первого операнда.
· первый операнд - регистр, второй - непосредственные данные. Результат помещается в регистр.
· первый операнд - адрес памяти, второй - непосредственные данные. Результат помещается по указанному адресу.
· первый операнд - сегментный регистр, второй - регистр общего назначения. Результат помещается в сегментный регистр, причем задание регистра CS в таком формате команды не применяется.
· первый операнд - регистр общего назначения, второй - сегментный регистр. Результат помещается в регистр общего назначения.
Команды, работающие с одним операндом, могут работать с регистрами общего назначения, адресами памяти или с сегментными регистрами.
Способы адресации операндов. В программах на Assembler применяются следующие типы адресации операндов:
· регистровая;
· прямая;
· непосредственная;
· косвенная;
· базовая;
· индексная;
· базово-индексная.
Регистровая адресация подразумевает использование в качестве операнда регистра процессора, например: pushDSmovBP,SP
При прямой адресации один операнд представляет собой адрес памяти, второй - регистр: movDATA, АХ
Непосредственная адресация применяется, когда операнд длиной в байт или слово находится в ассемблерной команде: movAX,4Ch
При использовании косвенной адресации исполнительный адрес формируется исходя из сегментного адреса в одном из сегментных регистров и смещения в регистрах ВХ, ВР,SI или DI, например: mov АL, [ВХ], mov АН, [SI].
В случае применения базовой адресации исполнительный адрес являетсй суммой значения смещения и содержимого регистра ВР или ВХ, например:
mov АХ, [ВР + 6]
mov [ВХ + Delta], АХ
При индексной адресации исполнительный адрес определяется как сумма значений указанного смещения и содержимого регистра SI или DI так же, как и при базовой адресации, например:
mov DX, [SI+5]
mov ES: [DI]+6, AL
Базово-индексная адресация подразумевает использование для вычисления исполнительного адреса суммы содержимого базового и индексного регистров, а также смещения, находящегося в операторе, например:
mov ВХ, [BP][SI]
mov ES:[BX+DI],AX
Кэш-память – сверхоперативная память, обращение к которой намного быстрее, чем к оперативной и в которой хранятся наиболее часто используемые участки последней. При обращении к памяти сначала нужные данные ищутся в кэш-памяти. При отсутствии производится обращение к оперативной памяти, в результате общее время доступа к памяти сокращается.
Состав типичных систем команд. Комплексный набор команд и RISC – процессоры.
Программно доступные ресурсы процессора. Управление последовательностью операций. Условные и безусловные переходы. Понятие о механизме прерываний.
В процессоре, как правило, программно доступными являются большинство регистров – ячеек памяти, расположенных непосредственно на процессоре. В 8086 недоступным для непосредственного чтения и изменения является только счетчик команд IP. Остальные регистры 8088, а также 8 регистров сопроцессора доступны программисту. Изменение последовательности выполняемых операций осуществляется при выполнениии команд условного и безусловного перехода. Команды условного перехода передают управление по адресу, заданному операндом, в зависимости от состояния отдельных битов флагового регистра, кроме команды JCXZ, которая проверяет состояние регистра СХ. Модификацию флагов можно произвести как непосредственно, так и выполнив команду сравнения CMP, которая установит флаги по результату операции. Примеры команд условного перехода: JA, JE, JNE, JB, JZ, JL. Команда безусловного перехода JMP передает управление по указанному адресу.
Прерывания – специфические сигналы, посылаемые процессору устройством или программой, когда требуется его немедленное вмешательство. В этом случае он останавливает всякую другую деятельность и вызывает программу-обработчик прерывания. По окончании ее работы он продолжает прерванную работу с того места, где она остановилась.
Прерывания бывают 2 типов –
а)аппаратные (генерируются схемами ПК в ответ на какое-либо действие, например, при нажатии клавиши на клавиатуре генерируется прерывание 9). Иногда аппаратные прерывания генерируются устройством в случае некорректной работы программы, например деление на 0.
б)программные – генерируются программой для вызова различных подпрограмм из ОЗУ и ПЗУ.
Аппаратные прерывания процессор обрабатывает в порядке приоритета (важности). Прерывания, требующие немедленной реакции процессора – немаскируемые (NMI). Такие прерывания процессор обрабатывает перед всеми остальными, часто они сигнализируют об аварийных ситуациях.
Классификация объектных данных в программах на языках высокого уровня. Агрегатныеданные: векторы, массивы, структуры, множества и их отображение на реальную ОП.
Большинство современных ЯВУ определяет понятие типа данных. Оно применяется ко всем объектам данных и определяет набор физический набор свойств и операций присущих данным этого типа. Различают языки со строгой типизацией (PASCAL) и со свободной (ASSEMBLER). Тип данных определяется как рекурсивное использование базовых предопределенных типов + агрегатирование. Агрегатирование – включает в себя описание массивов, структур, множеств, объединений.
Базовые типы
Перичислимый тип – объект данного типа может принимать одно из перечисленных заранее значений. Целые числа, действительные числа, символьные данные, битовые данные, указатель (типизированный и нетипизированный).
Агрегатирование
Массив – каждому элементу ставится в соответствие его индекс. Необходимо иметь возможность переводить индекс в адрес памяти. Для одномерных массивов проекция элементов на ОП выглядит как @A[i]=@A[0]+i*l, где l-длина элемента массива. Для многомерного есть 2 случая – размещение по строкам и по столбцам. Для двумерного массива прекция элемента @A[i,j]=@A[0]+i*lстр+j*lэл-та, где lстр – длина строки, а lэл-та – размер элемента. Если ЯВУ позволяет массивы переменной длины, то к массиву должен быть приписан скрытый элемент данных, наз. дополнительным вектором. Он должен содержать информацию о последних измененных размерностях для правильной индексации.
Структура – совокупность элементов различных типов. Длина структуры равна сумме длин всех ее членов. Чтобы обратиться к структуре по памяти, надо знать, где расположена структура, и смещение элемента внутри структуры.
Объединение – похоже на структуру, но все члены объединения расположены на одном участке памяти.Описывает одни и те же данные “с разных точек зрения”. Размер объединения совпадает с размером самого большого члена объединения.
Множество – представление набора элементов. Могут быть ограниченные и динамические. Представлены в виде битовых полей – 1 означает наличие элемента, 0 – отсутсвие. Длина равна числу элементов разделить на 8 и дополнена до кратности 8 в большую сторону. Доступ – через логические операции.
Указатели и динамические структуры данных: стеки, списки, очереди, деревья.
Указатель – тип данных, хранящих адрес в памяти других данных. В зависимости от типизации указатель может быть нетипизированным (содержать просто адрес в памяти) и типизированным (указывать только на элемент определенного типа).
Стек – хранилише данных однородного типа с дисциплиной “последним пришел-первым вышел” (LIFO).
| - | SP |
Над стеком определены операции PUSH, POP (затолкнуть, извлечь).