Сегментация памяти и вычисление адресов.

Размещение байт и слов в памяти.

Адресация в микропроцессорах INTEL

Лабораторная работа №1

Память логически организована как одномерный массив байт, каждый из которых имеет 20-тибитовый физический адрес в диапазоне от 00000 до FFFFF. Любые два смежных байта в памяти могут рассматриваться как одно 16-тиразрядное слово. Младший байт слова всегда имеет меньший адрес, а старший – больший адрес. Адресом слова считается адрес его младшего байта.

Пространство памяти емкостью в 1 Мб представлен как набор сегментов, определяемых программным путем.

Сегмент состоит из смежных ячеек памяти и является независимой и отдельно адресуемой единицей памяти объемом 64кб. Каждому сегменту программой назначается начальный (базовый) адрес – адрес 1-го байта сегмента. Начальные адреса 4-х сегментов, выбранных в качестве текущих записываются в сегментные регистры CS, DS, SS, ES.

15 0

В регистрах находятся базовые адреса для обращения к командам программы (CS), к данным (DS), стеку (SS), дополнительным данным (ES). Для обращения к командам и данным, находящимся в других сегментах, необходимо изменить содержимое сегментных регистров. Сегментные регистры инициализируются в начале программы засылкой в них соответствующих базовых адресов. В каждом сегментном регистре – 16 старших бит 20-разрядного начального адреса сегмента. 4 младших разряда адреса считаются =0 и автоматически приписываются справа к содержимому сегментного регистра при вычислении физических адресов.

Физический адрес ячейки памяти – это 20 - битовое число в диапазоне от 0 до FFFFF, которое однозначно определяет положение каждого байта в пространстве памяти емкостью до 1 Мб.

Логический адрес ячейки состоит из двух 16-битовых беззнаковых значений:

- начального адреса сегмента (база)

- внутрисегментного смещения, которое определяет расстояние от начала сегмента до адресуемой ячейки.

Для вычисления физического адреса база сегмента сдвигается влево на 4 разряда и суммируется со смещением EA (это эффективный адрес, вычисляемый в соответствии с заданным способом адресации). Перенос из старшего бита при сложении игнорируется, что приводит к циклической организации памяти, когда за ячейкой с максимальным адресом следует ячейка с 0 адресом. Аналогичную кольцевую организацию имеет и каждый сегмент.

Пример вычисления физического адреса:

Смещение ЕА – эффективный адрес, вычисляемый в соответствии с заданным способом адресации.

Сегментная структура памяти обеспечивает возможность создания позиционно – независимых или динамически перемещаемых программ, что необходимо в мульти программной среде. Для этого все смещения в программе должны задаваться относительно фиксированных значений, находящихся в сегментных регистрах. Это позволяет произвольно перемещать программу в адресном пространстве памяти, изменяя только содержимое сегментных регистров. Стек организуется в ОЗУ по принципу скользящей вершины и его положение в ОЗУ определяется содержанием регистров SS(база) и SP(смещение). При этом SS регистр хранит базовый адрес текущего сегмента стека, а регистр SP указывает на вершину стека. При каждом обращении к стеку пересылается 1 слово, причем содержимое SP изменяется автоматически: при записи в стек слова содержимое SP уменьшается на два, а при чтении из стека – увеличивается на два.