22. Регистры общего назначения и их особенности у Intel.

Регистр процессора — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память(СОЗУ) внутри процессора; используется самим процессором и большой частью недоступен программисту: например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, к которому программист обратиться не может.

Имеются также регистры, которые в принципе программно доступны, но обращение к ним осуществляется из программ операционной системы, например, управляющие регистры и теневые регистры дескрипторов сегментов. Этими регистрами пользуются в основном разработчики операционных систем.

Существуют также так называемые регистры общего назначения (РОН), представляющие собой часть регистров процессора, использующихся без ограничения в арифметических операциях, но имеющие определенные ограничения, например в строковых. РОН, не характерные для эпохи мейнфреймов типа IBM/370 стали популярными в микропроцессорах архитектуры x86 — i8085, i8086 и последующих.

Специальные регистры содержат данные, необходимые для работы процессора — смещения базовых таблиц, уровни доступа и т. д.

Часть специальных регистров принадлежит устройству управления, которое управляет процессором путём генерации последовательности микрокоманд.

Доступ к значениям, хранящимся в регистрах, как правило, в несколько раз быстрее, чем доступ к ячейкам оперативной памяти (даже если кеш-память содержит нужные данные), но объём оперативной памяти намного превосходит суммарный объём регистров (объём среднего модуля оперативной памяти сегодня составляет 1-4 Гб, суммарная «ёмкость» регистров общего назначения/данных для процессора intel 80386 и более новых 32 битов * 8 = 256 бит).

Сегментные регистры — регистры, указывающие на сегменты.

CS (Code Segment), DS  (Data Segment), SS (Stack Segment), ES, FS, GS

CS — указатель на кодовый сегмент. Связка CS:IP (CS:EIP/CS:RIP — в защищенном/64-битном режиме) указывает на адрес в памяти следующей команды.

Регистры данных — служат для хранения промежуточных вычислений.

Регистр флагов — содержит текущее состояние процессора.

Регистром называется функциональный узел, осуществляющий приём, хранение и передачу информации. Регистры состоят из группы триггеров, обычно D. По типу приёма и выдачи информации различают 2 типа регистров:

С последовательным приёмом и выдачей информации — сдвиговые регистры.

С параллельным приёмом и выдачей информации — параллельные регистры.

23. Команда. Формат команды. Классификация команд. Особенности состава команд Intel.

Под командой понимают совокупность сведений, представленных в виде двоичных кодов, необходимых процессору для выполнения очередного шага. В ходе команды для сведений о типе операции, адресной информации о нахождении обрабатываемых данных, а также для информации о месте хранения результатов выделяются определенные разряды (поля).

Форматом команды называется заранее обговоренная структура полей в её кодах, позволяющая ЭВМ распознавать составные части кода.

Главным элементом кода команды является код операции (КОП), что определяет, какие действия будут выполнены по данной команде. Под него выделяется N старших разрядов формата. В остальных разрядах размещаются А1 и А2 v адреса операндов. А3 - адрес результата. Распределение полей в формате команды может изменяться при смене способа адресации. Длина команды зависит от числа адресных полей. По числу адресов команды делятся на: безадресные; одно-, двух-, трехадресные. Длина кода команды измеряется в машинных словах. Чтобы получить возможность работать с минимальным числом адресных полей, результат, к примеру, можно размещать по месту хранения одного из операндов. Либо предварительно размещают один или несколько операндов в специально выделенных регистрах процессора.

По функциональному назначению в системе команд ЭВМ различают следующие группы:

команды передачи данных (обмен входами между регистрами процессора, процессора и оперативной памятью, процессора и периферийными установками).

Команды обработки данных (команды сложения, умножения, сдвига, сравнения-).

Команды передачи управления (команды безусловного и условного перехода).

Команды дополнительные (типа RESET, TEST,-).

Микропроцессор Intel-8086 (К1810ВМ80) имеет двухадресную систему команд. Ее особенностью является отсутствие команд, использующих оба операнда из оперативной памяти. Таким образом, в командах допустимы следующие сочетания операндов: RR, RS, RI, SI. Здесь R обозначает операнд, находящийся в одном из регистров регистровой памяти микропроцессора, S - операнд, находящийся в оперативной памяти, адрес которого формируется по одному из допустимых способов адресации, I - непосредственный операнд, закодированный в адресном поле самой команды. Формат команды во многом определяется способом адресации операнда, находящего в оперативной памяти, длиной используемого непосредственного операнда, а также наличием и длиной смещения, используемого при относительных режимах адресации.

Выполнение программы в ЭВМ представляет собой циклическую последовательность приведенных ниже действий, образующих цикл команды:

1) выборка команды из памяти и формирование адреса следующей по порядку команды;

2) считывание операнда из памяти, если это требуется по смыслу команды;

3) собственно выполнение команды;

4) запись результата в память, если это указано в команде, и переход к новому циклу команды. Обычно в микропроцессоре эти действия выполняются последовательно во времени. В процессоре 8086 основные этапы сохранены, но они распределены внутри процессора по двум сравнительно независимым устройствам. Операционное устройство выполняет команды, а устройство шинного интерфейса выбирает команды, считывает операнды и записывает результаты. Оба устройства могут работать параллельно и в большинстве случаев обеспечивают значительное совмещение выборки и выполнения команд.