МИКРОПРОЦЕССОРЫ INTEL - раздел Философия, ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ Микропроцессоры Корпорации Intel И Персональные Компьютеры На Их Базе Прошли ...
Микропроцессоры корпорации Intel и персональные компьютеры на их базе прошли не очень длинный во времени, но значительный по существу путь развития, на протяжении которого кардинально изменялись их возможности и даже сами принципы их архитектуры. В то же время, внося в микропроцессор принципиальные изменения, разработчики были вынуждены постоянно иметь в виду необходимость обеспечения совместимости новых моделей со старыми, чтобы не отпугивать потенциального покупателя перспективой полной замены освоенного или разработанного им программного обеспечения. В результате современные микропроцессоры типа Pentium, обеспечивая такие возможности, как 32-битную адресацию почти неограниченных объемов памяти, многозадачный режим с одновременным выполнением нескольких программ, аппаратные средства защиты операционной системы и прикладных программ друг от друга, богатый набор дополнительных эффективных команд и способов адресации, в то же время могут работать в режиме первых микропроцессоров типа 8086, используя всего лишь 1 мегабайт оперативной памяти, 16-разрядные операнды (т. е. числа в диапазоне до 216-1=65535) и ограниченный состав команд. Поскольку программирование на языке ассемблера напрямую затрагивает аппаратные возможности микропроцессора, прежде всего следует выяснить, в какой степени программист может использовать новые возможности микропроцессоров в своих программах и какие проблемы программной несовместимости могут при этом возникнуть.
Первые персональные компьютеры корпорации IBM, появившиеся в 1981 г. и получившие название IBM PC, использовали в качестве центрального вычислительного узла 16-разрядный микропроцессор с 8-разрядной внешней шиной Intel 8088. В дальнейшем в персональных компьютерах стал использоваться и другой вариант микропроцессора, 8086, который отличался от 8088 тем, что являлся полностью 16-разрядным. С тех пор его имя стало нарицательным, и в программах, использующих только возможности процессоров 8088 или 8086, говорят, что они работают в режиме 86-го процессора.
В 1983 г. корпорацией Intel был предложен микропроцессор 80286, в котором был реализован принципиально новый режим работы, получивший название защищенного. Однако процессор 80286 мог работать и в режиме 86-го процессора, который стали называть реальным.
В дальнейшем на смену процессору 80286 пришли модели 80386, i486 и, наконец, различные варианты процессора Pentium. Все они могут работать и в реальном, и в защищенном режимах. Хотя каждая следующая модель была значительно совершеннее предыдущей (в частности, почти на два порядка возросла скорость работы процессора, начиная с модели 80386 процессор стал 32-разрядным, а в процессорах Pentium реализован даже 64-разрядный обмен данными с системной шиной), однако с точки зрения программиста все эти процессоры весьма схожи. Основным их качеством является наличие двух режимов работы –реального и защищенного. Строго говоря, в современных процессорах реализован еще и третий режим – виртуального 86-го процессора, или V86, однако в плане использования языка ассемблера этот режим не отличается от обычного режима 86-го процессора, и в этой книге мы его касаться не будем.
Реальный и защищенный режимы прежде всего принципиально различаются способом обращения к оперативной памяти компьютера. Метод адресации памяти, используемый в реальном режиме, позволяет адресовать память лишь в пределах 1 Мбайт; в защищенном режиме используется другой механизм (из-за чего, в частности, эти режимы и оказались полностью несовместимыми), позволяющий обращаться к памяти объемом до 4 Гбайт. Другое важное отличие защищенного режима заключается в аппаратной поддержке многозадачности с аппаратной же (т.е. реализованной в самом микропроцессоре) защитой задач друг от друга.
Операционная система MS-DOS является системой реального режима; другими словами, она использует только средства процессора 8086, даже если она установлена на компьютере с процессором Pentium. Система Windows – это система защищенного режима; она значительно более полно использует возможности современных процессоров, в частности, многозадачность и расширенное адресное пространство.
Таким образом, выражения «программирование в системе MS-DOS», «программирование в реальном режиме» и «программирование 86-го про-цесвора» фактически являются синонимами. При этом следует подчеркнуть, что хотя процессор 8086, как микросхема, уже давно не используется, его архитектура и система команд целиком вошли в современные процессоры. Лишь относительно небольшое число команд современных
процессоров специально предназначены для организации защищенного режима и распознаются процессором, только когда он работает в защищенном режиме. Поэтому изучение языка ассемблера целесообразно начинать с изучения архитектуры процессора 8086 или, точнее, того гипотетического процессора, который как бы объединяет часть архитектурных средств современных процессоров, предназначенных для использования в реальном режиме, и соответствующих архитектуре процессора 8086.
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ... Учреждение образования... ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ ВИТЕБСКИЙ ФИЛИАЛ Кафедра программного обеспечения сетей телекоммуникаций...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
МИКРОПРОЦЕССОРЫ INTEL
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЭВМ
Современному человеку сегодня трудно представить свою жизнь без электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Путь к этому достижению был труден и долог. Много веков назад люди хотели иметь приспособления
Поколения ЭВМ
1-е поколение (1945-1954 гг.) - время становления машин с фон-неймановской архитектурой. В этот период формируется типовой набор структурных элементов, входящих и состав ЭВМ. Это - центральн
МАШИННО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ.
В настоящее время разработаны сотни языков программирования. Обычно их разделя
АРХИТЕКТУРА ЭВМ
Архитектура ЭВМ – это абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее схемотехническую и логическую организацию. Понятие архитектуры ПЭВМ является комплексным и включает в себя:
Регистры общего назначения
Данная группа регистров являются основными рабочими регистрами ассемблерных программ. Их можно разделить на группы:
· регистры данных, их можно использовать для временного хранения
Сегментные регистры
Все сегментные регистры содержат адреса памяти, с которых начинаются соответствующие сегменты.
СS
Регистры состояния и управления
К даннаму типу регистров относятся:
IP – регистр указателя команды (Instruction Pointer). Он содержит смещение команды в сегменте кода, которая должна быть выполнена. Этот
Сегментная организация памяти
В архитектуру процессора i8086/i8088 была заложена идея сегментной организации памяти, которая сохранилась с появлением новых моделей процессоров. Изменялись только адресуемые размеры сегмен
ТИПЫ ДАННЫХ
Программы оперируют с большим количеством самых разнообразных данных, имеющих определённый формат, определяемый размером ячейки (количеством бит), где данное хранится, и способом его представления.
Вещественые числа
Вещественные числа обрабатываются сопроцессором. Данные этого типа описываются тремя форматами: коротким, длинным, расширенным. Все они имеют для хранения ячейки разной длины.
Внутреннее п
ФОРМАТ КОМАНД
Машинная команда представляет собой закодированное по определенным правилам указание процессору на выполнение некоторой операции. Правила кодирования команд называются форматом команд.
&nb
ОБРАБОТКА ПРЕРЫВАНИЙ
Прерывание– это приостановка выполнения программы с целью выполнения какой-то более важной или нужной в данный момент другой программы или процедуры, после завершения которой продолжается вы
INT тип_прерывания
где тип_прерывания представляет собой номер прерывания, которых в ЭВМ IBM насчитывается 256 (типы прерываний имеют номера 0-255):
- тип 0 – возникает при делении на 0 или если частное от д
СИНТАКСИС АССЕМБЛЕРА
Программа на ассемблере представляет собой совокупность блоков памяти, называемых сегментами. Программа может состоять из одного или нескольких таких блоков-сегментов.
Сегменты программы и
Алфавит ассемблера
Определим алфавит ассемблера, то есть допустимые для написания текста программ символы:
1) все латинские буквы А - Z, а - z, причем прописные и строчные буквы считаются эквивалентны
ДИРЕКТИВЫ СЕГМЕНТАЦИИ
Программа состоит из описаний сегментов.
Сегментом называется часть программы, содержащая совокупность логически однородной информации. Типичный набор сегментов программы содержит с
Упрощённые директивы сегментации
Для простых программ, содержащих по одному сегменту для кода, данных и стека описание упрощено. Для этого в трансляторы MASM и TASM введена возможность использования упрощенных директив сегм
ДИРЕКТИВЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ И ИНИЦИАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ
Для описания простых типов данных используются специальные директивы резервирования и инициализации данных, которые являются указаниями транслятору на выделение определенного объема оперативной пам
Операнды
Операнды – это объекты, над которыми или при помощи которых выполняются действия, задаваемые инструкциями или директивами.
Машинные команды могут либо совсем не иметь операндов, либ
Прямая адресация
Прямая адресация – это простейший вид адресации операнда в памяти, так как эффективный адрес содержится в самой команде и для его формирования не используется никаких дополнительных источников или
Косвенная базовая адресация со смещением
Косвенная базовая (регистровая) адресация со смещением является дополнением предыдущего вида адресации и предназначена для доступа к данным с известным смещением относительно некоторого базового ад
Косвенная индексная адресация со смещением
Косвенная индексная адресация со смещением очень похожа на косвенную базовую адресацию со смещением. Здесь также для формирования эффективного адреса используется один из регистров общего назначени
Команды общего назначения
К группе команд пересылки данных относятся следующие команды:
mov <операнд назначения>,<операнд-источник>
MOV – это основная команда
Работа с адресами и указателями
При написании программ на ассемблере производится интенсивная работа с адресами операндов, находящимися в памяти. Для поддержки такого рода операций есть специальная группа команд, в которую входят
Преобразование данных
Команда преобразования данных XLAT имеет следующий формат записи:
xlat [адрес_таблицы_перекодировки]
Действие этой команды заключается в том, что
Работа со стеком
Стек – это область памяти, специально выделяемая для временного хранения данных программы. Важность стека определяется тем, что для него в структуре программы предусмотрен отдельный сегмент. На тот
Форматы арифметических данных
Целое двоичное число – это число, закодированное в двоичной системе счисления. Размерность – 8,16 или 32 бита. Знак двоичного числа определяется тем, как интерпретируется старший бит. Среди
Сложение двоичных чисел со знаком
Кроме флага переноса cf и команды adc есть и другое средство – регистрация состояния старшего (знакового) разряда операнда, которое осуществляется с помощью флага
Вычитание двоичных чисел без знака
Как и при анализе операции сложения, проанализируем процессы, происходящие при выполнении операции вычитания:
· если уменьшаемое больше вычитаемого, то разность положительная, результат ве
Умножение двоичных чисел без знака
Для умножения двоичных чисел без знака предназначена команда
MULсомножитель1
Второй операнд – сомножитель2 задан неявно. Его местоположение фиксировано и з
Деление двоичных чисел без знака
Для деления чисел без знака предназначена команда
DIV делитель.
Делитель может находиться в памяти или в регистре и иметь размер 8,
Логические команды
Эти команды выполняют логические операции над битами операндов. Размерность операндов, естественно, должна быть одинакова. Команда последовательно повторяет действия над всеми битами.
Кома
Линейный сдвиг
К командам линейного сдвига относятся команды, осуществляющие сдвиг по следующему алгоритму:
1. Очередной выдвигаемый бит устанавливает флаг CF.
2. Бит, появляющийся с другого кон
Циклический сдвиг
К командам циклического сдвига относятся команды, сохраняющие значения сдвигаемых битов.
Команды простого циклического сдвига:
• ROL операнд,счетчик_сдв
КОМАНДЫ ПЕРЕДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ
Программы, в которых все команды выполняются последовательно одна за другой (линейно), встречаются очень редко. Обычно в программах есть точки, в которых нужно принять решение о том, какая команда
JCC метка_перехода
Вместо символов «сс» указывается конкретное условие, анализируемое командой. Что касается операнда метка_перехода, то он определяет метку перехода, которая может находиться только в пределах текуще
Сmр операнд_1,операнд_2
Флаги, устанавливаемые командой СМР, можно анализировать специальными командами условного перехода.
Таблица 11. – Перечень команд условного перехода для команды CMP
Команды условного перехода и флаги
Эти команды можно использовать после любых команд, изменяющих указанные флаги.
Таблица 12. Команды условного перехода и флаги
ОРГАНИЗАЦИЯ ЦИКЛОВ
Организовать циклическое выполнение некоторого фрагмента программы можно, к примеру, используя команды условной передачи управления или команду безусловного перехода JMP.
Например, подсчит
Loopne/loopnz метка_перехода
Команды реализуют описанные далее действия.
1. Декремент регистра СХ.
2. Сравнение регистра СХ с нулем и анализ состояния флага нуля ZF:
ü если (СХ) > 0 и ZF = 0,
Принципы организации вложенных циклов.
Основная проблема, которая при этом возникает, – как сохранить значения счетчиков в регистре СХ для каждого из циклов. Для временного сохранения счетчика внешнего цикла на время выполнения внутренн
ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Конспект лекций
для учащихся уровня среднего специального образования
специальности 2–45 01 33 – Сети телекоммуникаций
Сос
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов