assembler. Учебник для вузов_Юров В.И_2003 -637с (862834), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Celeron позиционировался как процессор для построения компьютерных систем массового использования. Pentium II Xeonпредназначался для построения высокопроизводительных серверных систем.Последний процессор семейства Р6 — Pentium III, — выпущен в 2000 г. Его основное отличие — поддержка дополнительного набора ММХ-команд, называемыхSSE-расширением (SSE — Streaming SIMD Extensions) основного набора командпроцессора. Для этого в архитектуру процессора был введен специальный блок.На сегодняшний день последним 32-разрядным процессором является Pentium IV.Он позиционируется как процессор нового поколения с новым типом микроархитектуры, носящей название NetBurst.
Подробнее основные архитектурные особенности процессора Pentium IV будут рассмотрены в следующей главе при обсуждении микроархитектуры NetBurst. Отметим лишь один важный в контексте нашегообсуждения момент — с появлением процессора Pentium IV система команд процессоров Intel пополнилась еще 144 новыми командами. В основном это командыдля блока ММХ с плавающей точкой, а также команды управления кэшированием и памятью. Условное название этой группы команд — SSE2 (Streaming SIMDExtensions 2).Итогиtl Несмотря на значительные внешние различия структурно большинство современных компьютеров устроены примерно одинаково. В их состав обязательновходят центральный процессор, внешняя и оперативная память, устройстваввода-вывода и отображения информации.Итоги25Работать компьютер заставляет некий «серый кардинал» — машинный язык.Пользователь может даже и не подозревать о его существовании.
Общатьсяс компьютером пользователю помогают операционные системы, офисные пакеты, системы программирования и т. д. Современные технологии программирования позволяют создавать программы, не написав ни строчки кода. Нов «мозг» компьютера команды все же поступают на машинном языке.Машинный язык полностью отражает все архитектурные тонкости конкретного типа компьютеров.
Следствием этого является его индивидуальность длякаждого семейства ЭВМ. Чтобы эффективно использовать все возможностикомпьютера, применяют символический аналог машинного языка — язык ассемблера.Работать на компьютере можно и без знания ассемблера. Но элементом подготовки программиста-профессионала обязательно является изучение этого языка. Почему? Изучая ассемблер, человек обязательно попутно знакомится с архитектурой компьютера. А это, в свою очередь, позволяет ему в дальнейшемсоздавать более эффективные программы на других языках и объединять ихпри необходимости с программами на ассемблере.Процессоры Intel являются стандартом де-факто в своем сегменте рынка. Затридцать с лишним лет своего развития процессоры Intel из примитивных устройств, пригодных лишь для калькуляторов, превратились в сложные системы,содержащие более 7 000 000 транзисторов и поддерживающие работу высокопроизводительных приложений и многопроцессорных конфигураций.Глава 2Программно-аппаратнаяархитектура IA-32процессоров IntelОбщее понятие об архитектуре ЭВМАрхитектура и свойства машины фон НейманаОбщие и индивидуальные свойства процессоров IntelАрхитектура IA-32 процессоров IntelВарианты микроархитектуры Р6 (Pentium Pro/I I/I II)и NetBurst (Pentium IV)Программная модель архитектуры IA-32Режимы работы процессора архитектуры IA-32Набор регистров процессора архитектуры IA-32Организация памяти компьютера архитектуры IA-32Формирование физического адреса в реальноми защищенном режимахВ главе 1 мы описали компьютер на «житейском» уровне.
Его сердце — процессор.Без него компьютер представляет собой упорядоченный, но безжизненный набор. аппаратных компонентов. Кроме различных схемотехнических решений, процессорживет благодаря машинному языку, «зашитому» в его устройстве микропрограммного управления. Именно машинный язык определяет логику работы процессора.В свою очередь, характеристики машинного языка полностью определяются особенностями того типа процессора, для которого этот язык предназначен.Архитектура ЭВМ27При выборе конкретного типа (или модели) компьютера неизбежно возникаютвопросы: как оценить его возможности, каковы его отличия от компьютеров других типов (моделей)? Рассмотрения одной лишь его функциональной схемы явнонедостаточно, так как она вряд ли чем-то принципиально отличается от схем других машин.
У всех компьютеров есть оперативная память, процессор, внешниеустройства. В данном случае в содержании рекламы стоит обратить внимание нато, какие отличительные характеристики компьютера как товара продавец в первую очередь пытается довести до сведения потенциального покупателя. Обычнопервые слова подобной рекламы: «Компьютер на базе процессора...». То есть вседело в процессоре. Именно он задает те правила, по которым в конечном итоге всеустройства компьютера функционируют как единый механизм.Для всего, что характеризует компьютер с точки зрения его функциональныхпрограммно-управляемых свойств, существует специальный широко распространенный термин — архитектура ЭВМ. Следует отметить, что большинство составляющих этот термин понятий относятся именно к процессору.Архитектура ЭВМОднозначно определить понятие архитектуры ЭВМ довольно трудно, потому чтопри желании в него можно включить все, что связано с компьютерами вообще и какой-то конкретной моделью компьютера в частности.
Попытаемся все же его формализовать.Архитектура ЭВМ — это абстрактное представление ЭВМ, которое отражаетее структурную, схемотехническую и логическую организацию. Понятие архитектуры ЭВМ является комплексным, в него входят:структурная схема ЭВМ;средства и способы доступа к элементам структурной схемы ЭВМ;организация и разрядность интерфейсов ЭВМ;набор и доступность регистров;организация и способы адресации памяти;" способы представления и форматы данных ЭВМ;набор машинных команд ЭВМ;форматы машинных команд;правила обработки нештатных ситуаций (прерываний).Таким образом, описание архитектуры включает в себя практически всю необходимую для программиста информацию о компьютере. Понятие архитектурыЭВМ — иерархическое.
Допустимо вести речь как об архитектуре компьютера в целом, так и об архитектуре отдельных его составляющих, например, архитектурепроцессора или архитектуре подсистемы ввода-вывода.Все современные компьютеры обладают некоторыми общими и индивидуальными архитектурными свойствами. Индивидуальные свойства присущи толькоконкретной модели компьютера и отличают ее от своих больших и малых собратьев. Общие архитектурные свойства, наоборот, присущи некоторой, часто доволь-28Глава 2.
Программно-аппаратная архитектура IA-32 процессоров Intelно большой группе компьютеров. На сегодняшний день общие архитектурныесвойства большинства современных компьютеров подпадают под понятие фон-неймановской архитектуры. Так названа архитектура по имени ученого фон Неймана.
Когда фон Нейман начал заниматься компьютерами, программирование последних осуществлялось способом коммутирования. В первых ЭВМ для генерациинужных сигналов необходимо было с помощью переключателей выполнить ручное программирование всех логических схем. В первых машинах использовали десятичную логику, при которой каждый разряд представлялся десятичной цифройи моделировался 10 электронными лампами. В зависимости от нужной цифры одналампа включалась, остальные девять оставались выключенными. Фон Нейманпредложил схему ЭВМ с программой в памяти и двоичной логикой вместо десятичной. Логически машину фон Неймана составляли пять блоков (рис.
2.1): оперативная память, арифметико-логическое устройство (АЛУ) с аккумулятором,блок управления, устройства ввода и вывода. Особо следует выделить роль аккумулятора. Физически он представляет собой регистр АЛУ. Для процессоров Intel,в которых большинство команд — двукоперандные, его роль не столь очевидна. Носуществовали и существуют процессорные среды с однооперандными машинными командами. В них наличие аккумулятора играет ключевую роль, так как большинство команд используют его содержимое в качестве либо второго, либо единственного операнда команды.Рис.
2.1. Схема машины фон НейманаНиже описаны свойства и принципы работы машины фон Неймана.Линейное пространство памяти. Для оперативного хранения информации компьютер имеет совокупность ячеек с последовательной нумерацией (адресами) О,1, 2,... Данная совокупность ячеек называется оперативной памятью.Принцип хранимой программы. Согласно этому принципу, код программы и ееданные находятся в одном и том же адресном пространстве оперативнойпамяти.Принцип микропрограммирования. Суть этого принципа заключается в том, чтомашинный язык еще не является той конечной субстанцией, которая физическиАрхитектура 1А-3229приводит в действие процессы в машине.
В состав процессора (см. главу 1) входит устройство микропрограммного управления, поддерживающее набор действий-сигналов, которые нужно сгенерировать для физического выполнениякаждой машинной команды.в Последовательное выполнение программ. Процессор выбирает из памяти команды строго последовательно.
Для изменения прямолинейного хода выполненияпрограммы или осуществления ветвления необходимо использовать специальные команды. Они называются командами условного и безусловного переходов.* Отсутствие разницы между данными и командами в памяти. С точки зренияпроцессора, нет принципиальной разницы между данными и командами. Данные и машинные команды находятся в одном пространстве памяти в виде последовательности нулей и единиц. Это свойство связано с предыдущим. Процессор, поочередно обрабатывая некоторые ячейки памяти, всегда пытаетсятрактовать содержимое ячеек как коды машинных команд, а если это не так, топроисходит аварийное завершение программы.
Поэтому важно всегда четкоразделять в программе пространства данных и команд.ii Безразличие к назначению данных. Машине все равно, какую логическую нагрузку несут обрабатываемые ею данные.Данный учебник посвящен вопросам программирования процессоров фирмыIntel и Intel-совместимых процессоров других фирм. Поэтому в качестве примераиндивидуальных архитектурных принципов компьютера, в силу иерархичностиэтого понятия, рассмотрим индивидуальные архитектурные принципы и свойствапроцессоров Intel.
Их полное рассмотрение не является нашей целью, уделим внимание лишь тем их них, которые наиболее характерны и понадобятся нам для дальнейшего изложения. Более подробно вопросы организации архитектуры компьютера описаны в [7].Согласно материалам фирмы Intel, индивидуальные архитектурные свойстваи принципы работы всех ее процессоров, начиная с i8086 и заканчивая Pentium IV,выстроены в рамках единой архитектуры, которая позже получила название IA-32(32-bit Intel Architecture).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
