Slides_OEVM_final
.pdf
Лекция 2. Многоуровневая
организация ЭВМ
Структура компьютера (верхний уровень абстракции)
•центральный процессор (обработка данных),
•оперативная память
(хранение данных),
•системная магистраль (перемещение данных),
•устройство управления
(управление процессами).
Компьютер
Устройства Оперативная ввода- память вывода
Системная
магистрль
Центральный
процессор
61
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 2. |
Многоуровневая |
|
|
||
|
|
организация ЭВМ |
|
||
Иерархическая структура компьютера |
|
|
|||
Устройства |
Оперативная |
|
|
|
|
ввода- |
|
|
|
||
память |
|
|
|
|
|
вывода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Системная |
|
|
|
Микро- |
|
магистраль |
|
|
|
||
|
|
|
|
Управляющий |
программная |
|
|
Регистры |
АЛУ |
память |
|
Центральный |
автомат |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
процессор |
Внутренние |
|
|
|
|
|
|
|
Регистры и |
||
|
|
шины |
|
||
|
|
|
|
дешифраторы |
|
|
|
Устройство |
|
|
|
|
|
управления |
|
|
|
© С. Г. Мосин, 2007 |
|
|
|
|
62 |
|
|
|
|
|
|
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Операции, выполняемые при обработке машинной команды 
•Извлечение команды,
•Интерпретация команды,
•Извлечение данных,
•Обработка данных,
•Запись данных.
63
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 3. |
Структура и функции |
|||
|
центрального процессора |
|||
Внутренняя структура процессора |
|
|
||
Регистры |
|
|
|
|
АЛУ |
|
Флаги |
ЦП |
|
|
|
магистраль ... |
Регистры |
|
|
|
Сдвигатель |
||
|
|
|
||
УУ |
|
Обращ. зн. |
|
|
|
|
|
||
|
ШУ ШД ША |
Арифм. и |
|
|
|
Внутренняя |
|
||
|
Системная |
логические |
|
|
|
операции |
Устройство |
||
|
магистраль |
|
управления |
|
|
|
АЛУ |
||
|
|
|
||
© С. Г. Мосин, 2007 |
|
|
|
64 |
|
|
|
|
|
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Организация регистров
Регистры процессора представляют память самого верхнего уровня. Их разделяют по функциям на программно доступные, которые минимизируют число
обращений к медленной оперативной памяти и обеспечивают хранение промежуточных результатов,
управления и состояния, которые используют для управления функционированием процессора (используют в программах ОС).
65
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Организация регистров
Программно доступные
•РОНы,
•Регистры данных,
•Регистры адреса,
•Регистры кодов условий и др.
Универсальные. Программист
использует по своему усмотрению
Используют только для хранения операндов и результатов. Они не могут быть использованы при вычислении исполнительного адреса.
Используют для формирования адресов.
•Указатель сегмента, в котором хранится базовый адрес сегмента памяти.
•Индексные регистры, используют в режимах адресации с индексацией.
•Указатель стека содержит текущее значение указателя вершины стека в памяти.
© С. Г. Мосин, 2007 |
Содержат однобитовые коды условий – флаги. |
66 |
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Организация регистров
Проблемы при проектировании программно доступных регистров:
• Функциональное назначение (универсальные ↔ специализированные)
•Количество ПДР (8, 16, 32 ...),
•Разрядность,
•Сохранение ПДР в памяти при вызове подпрограмм, и др.
67
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Организация регистров
Управления и состояния
•Счетчик команд (СчК, PC – program counter),
•Регистр команд (РгК, IR – instruction register),
•Регистр адреса в памяти (РгАОП,
MAR – memory address register),
•Регистр данных памяти (РгДОП, MBR – memory buffer register),
•Слово состояния программы (ССП, PSW – program status word).
68
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Организация регистров IA-32
1. Основные функциональные регистры
•Регистры общего назначения,
•Указатель команд (EIP),
•Регистр флагов (EFLAGS),
•Регистры сегментов.
2. Регистры блока с ПТ
•Регистры данных R7-R0 (ST7 - ST0),
•Регистр тэгов (TW),
•Регистр состояния (FPSR),
•Регистр управления (FPCR),
•регистры-указатели команды (FIP) и операнда (FDP).
69
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 3. Структура и функции
центрального процессора
Организация регистров IA-32
3. Регистры обработки пакетов чисел с ПТ (SSE)
• Регистры пакетов данных (ХММ7-ХММ0),
•Регистр управления состояния (MXCSR). 4. Системные регистры
•Регистры управления режимом СR4-СR0,
•Регистры системных адресов (GDTR, LDTR, IDTR, TR),
•Регистры отладки.
5. Служебные регистры
70
© С. Г. Мосин, 2007