- •По курсу: ”организация эвм и систем”
- •Печатается по решению редакционно-издательского совета
- •Введение
- •1Введение в архитектуру реального режима ibm pc
- •Память и процессор
- •Распределение адресного пространства
- •Система прерываний
- •Система ввода-вывода
- •Архитектурные особенности процессоров ia-32
- •Дополнительные режимы адресации
- •Использование средств 32-разрядных процессоров в программировании
- •2Общие указания по выполнению лабораторных работ
- •Лабораторная работа № 1 Изучение структуры программы и способов адресации мп 8086
- •Домашняя подготовка
- •Лабораторное задание
- •Варианты задания
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть
- •Способы адресации и оптимизация программ
- •Строковые команды
- •Сканирование строки.
- •Загрузка регистра из строки.
- •Сегментная структура программ (структура и образ памяти программы .Exe).
- •Двоично-десятичные числа
- •Лабораторная работа № 2. Организация доступа к дискам в режиме ms dos и анализ системных ошибок.
- •Домашняя подготовка
- •Лабораторное задание
- •Варианты заданий
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть
- •Лабораторная работа № 3. Организация прерываний и резидентные программы.
- •Домашняя подготовка
- •Лабораторное задание
- •Контрольные вопросы
- •Варианты задания
- •Теоретическая часть (См. Также разделы 1.3 и 2.4)
- •3Организация прерываний и резидентные программы.
- •Резидентные программы
- •Механизм прерываний
- •Структура и образ памяти программы .Сом
- •Примеры резидентных программ
- •Лабораторная работа № 4. Системное время в компьютерах ibm pc
- •Варианты задания
- •Домашняя подготовка
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть
- •4 Системное время в компьютерах ibm pc
- •Измерение частоты при помощи rdtsc
- •Назначение каналов таймера в ibm pc
- •Библиографический список
- •Приложение Функции ms dos для выполнения лабораторных работ
- •Установка вектора прерывания
- •Чтение вектора прерывания
- •Завершение программы
- •Создание файла
- •Закрытие файла
- •Чтение из файла
- •Очистка экрана
- •Дополнительные средства ассемблера
Архитектурные особенности процессоров ia-32
Операционная система MS-DOS, язык ассемблера МП86 и методы программирования микропроцессоров корпорации Intel разрабатывались применительно к 16-разрядному процессору 8086 и тому режиму, который впоследствии получил название реального. Появление процессора 80386 знаменовало собой начато нового этапа в развитии операционных систем и прикладного программирования - этапа многозадачных графических операционных систем защищенного режима типа Windows и 32-разрядных прикладных программ. При этом, как уже отмечалось во введении, все архитектурные средства 86-го процессора входят в состав любого современного процессора, который, таким образом, можно условно разделить на две части - МП 86 и дополнительные средства, обеспечивающие защищенный режим, 32-разрядную адресацию и прочее. Из этих дополнительных средств можно выделить те, которые обеспечивают защищенный режим, и в реальном режиме не используются (во всяком случае, явным образом; в действительности, процессор, даже работая в реальном режиме, использует по крайней мере некоторые из этих средств). Сюда, например, относятся регистры таблиц дескрипторов, регистры тестирования и отладки, привилегированные команды защищенного режима, система страничного отображения адресов и др. С другой стороны, часть новых свойств современных процессоров можно использовать и в реальном режиме, выполняя программы под управлением MS-DOS. Сюда, прежде всего, относится использование 32-битовых операндов, некоторых новых команд процессора и расширенных возможностей старых команд. 32-разрядные процессоры содержат несколько десятков программно - адресуемых регистров (не считая регистров сопроцессора), из которых шесть являются 16-разрядными, а остальные - 32-разрядными. Регистры принято объединять в семь групп: регистры общего назначения (или регистры данных), регистры-указатели, сегментные регистры, управляющие регистры, регистры системных адресов, отладочные регистры и регистры тестирования. Кроме того, в отдельную группу выделяют счетчик команд и регистр флагов. Регистры, используемые в реальном режиме, показаны на рис.1.7.
Рис.1.7 Основные регистры 32-разрядных процессоров.
Как видно из рис.1,7 регистры общего назначения и регистры-указатели отличаются от аналогичных регистров МП 86 тем, что они являются 32-разрядными. Соответственно, к их мнемоническим обозначениям добавлена буква Е (от extended, расширенный). Для сохранения совместимости с ранними моделями процессоров допускается обращение к младшим половинам всех регистров, которые имеют те же мнемонические обозначения, что и в МП 86 (АХ, ВХ,СХ, DX, SI, DI, ВР и SP). Естественно, сохранена возможность работы с младшими (AL, BL, CL и DL) и старшими (АН, ВН, СН и DH) половинками регистров МП 86. Однако старшие половины 32-разрядных регистров не имеют мнемонических обозначений и непосредственно недоступны. Для того, чтобы прочитать, например, содержимое старшей половины регистра ЕАХ (биты 31...16) придется сдвинуть все содержимое ЕАХ на 16 бит вправо (в регистр АХ) и прочитать затем содержимое АХ. Все регистры общего назначения и указатели программист может использовать по своему усмотрению для временного хранения адресов и данных размером от байта до двойного слова. Так, например, возможно использование следующих команд:
mov ЕАХ,0FFFFFFFFh ;Работа с двойным словом (32 бит)
mov AX,0FFFFh ;Работа со словом (16 бит)
mov AL, 0FFh ;Работа с байтом (8 бит)
Все сегментные регистры, как и в МП 86, являются 16-разрядными. В их состав включено еще два регистра - FS и GS, которые могут использоваться для хранения сегментных адресов двух дополнительных сегментов данных. Таким образом, при использовании расширенных возможностей современных процессоров программе одновременно доступны четыре сегмента данных, а не два, как в МП 86. Регистр указателя команд также является 32-разрядным и обычно при описании процессора его называют EIP. Младшие шестнадцать разрядов этого регистра соответствуют регистру IP процессора МП 86. Весь регистр EIP используется только в 32-разрядных приложениях; в 16-разрядных программах адреса могут быть только 16-разрядными и, соответственно, для адресации в программном сегменте используется младшая половина регистра EIP. Регистр флагов принято называть EFLAGS (от extended flags, расширенные флаги). Хотя он имеет длину 32 бит, только младшие 18 бит (да и то не все) содержат значащую информацию.
Дополнительно к шести флагам состояния (CF, PF, AF, ZF, SF и OF) и трем флагам управления состоянием процессора (TF, IF и DF) он включает новые флаги задачи, рестарта и виртуального режима, а также двухбайтовое поле привилегий ввода-вывода. Все эти биты используются только в защищенном режиме и здесь рассматриваться не будут.