Организация памяти ПЭВМ.

1. Организация памяти
ПЭВМ.
Assembler. Тема 2:

2. 1. Физическая память ПЭВМ.
2. Модели оперативной памяти.
3. Сегментация памяти.
4. Формирование физического адреса.
План темы:

3. - Физическая память, к которой
микропроцессор имеет доступ по шине
адреса, называется оперативной (ОЗУ).
- На самом нижнем уровне память
компьютера - это массив бит.Один бит
может хранить значение 0 или 1.
- Микропроцессору неудобно работать с
памятью на уровне битов, поэтому
реально ОЗУ организовано как
последовательность ячеек - байтов.
1. Физическая память ПЭВМ.

4. 1 байт = 8 бит
- Каждому байту соответствует свой
уникальный адрес (его номер),
называемый физическим.
- Диапазон значений физических адресов
зависит от разрядности шины адреса
микропроцессора. Для микропроцессоров
семейства Pentium Pro/II/III этот диапазон
составляет от 0 до 2^36-1 (64 Гбайт).
1. Физическая память ПЭВМ.

5. - Механизм управления памятью
полностью аппаратный. Это
означает, что программа не может
сама сформировать физический
адрес памяти на адресной шине.
Ей приходится «играть» по
правилам микропроцессора.
- Механизм формирования физического адреса мы
рассмотрим ниже.
1. Физическая память ПЭВМ.

6. 2. Модели оперативной памяти.
• Сегментированная модель. Программе
выделяются непрерывные области памяти
(сегменты) - она может обращаться только к
данным, которые находятся в этих сегментах.
• Страничная модель. ОЗУ рассматривается
как совокупность блоков фиксированного
размера (4 Кбайт). Основное применение этой
модели связано с организацией виртуальной
памяти, что позволяет ОС использовать для
работы программ пространство памяти
большее, чем объем физической памяти.

7. • Особенности использования и реализации
моделей памяти зависят от режима работы
микропроцессора:
• Режим реальных адресов.
• Защищенный режим.
• Режим виртуального 8086.
• Режим системного управления.
- В нашем курсе мы рассмотрим только
сегментированную модель памяти реального режима
работы микропроцессора.
2. Модели оперативной памяти.

8. - Сегментация - это механизм адресации,
обеспечивающий существование
нескольких независимых адресных
пространств как в пределах одной задачи,
так и в системе в целом для защиты задач
от взаимного влияния.
-В основе механизма сегментации лежит
понятие сегмента, который представляет
собой независимый, поддерживаемый на
аппаратном уровне блок памяти.
3. Сегментация памяти.

9. - Адрес начала сегмента хранится в
соответствующем сегментном регистре.
- Внутри сегмента программа обращается
к адресам относительно начала сегмента
линейно, т.е. начиная с 0 и заканчивая
адресом, равным размеру сегмента. Этот
относительный адрес, или смещение,
который микропроцессор использует для
доступа к данным внутри сегмента,
называется эффективным.
3. Сегментация памяти.

10. 4. Формирование физического адреса.
- Диапазон изменения физического адреса
в реальном режиме от 0 до 1 Мбайт. Эта
величина определяется тем, что шина
адреса i8086 имела 20 линий.
- Максимальный размер сегмента
64 Кбайт. Это объясняется 16-разрядной
архитектурой регистров. Максимальное
значение, которое может содержать 16-ти
разрядный регистр равно:
2^16-1 = 65535 = 64 Кбайт

11. - В сегментном регистре содержаться
только старшие 16 бит физического адреса
начала сегмента.
- Недостающие младшие 4 бита 20-битного
адреса получаются сдвигом в сегментном
регистре влево на 4 разряда.
- Эта операция сдвига выполняется
аппаратно и для программного
обеспечения абсолютно прозрачна.
4. Формирование физического адреса.

12. - Получившееся 20-битное значение и
является настоящим физическим адресом,
соответствующим началу сегмента.
- К нему, также аппаратно, прибавляется
вторая составляющая адреса, смещение,
которое может содержаться явно в
команде либо косвенно в одном из
регистров общего назначения.
4. Формирование физического адреса.

13. Схема формирование физического адреса.
Память
00000
FFFFF
Сегменты
Адрес
Сегментный
регистр х10
+Смещение
Эффективный адрес
Физический адрес
...

14. - Адрес ячейки памяти для удобства принято
записывать в шеснадцатиричной системе
счисления.
- Каждой шеснадцатиричной цифре
соответствует 4 бита:
0 - 0000
1 - 0001
2 - 0010
3 - 0011
4 - 0100
5 - 0101
6 - 0110
7 - 0111
8 - 1000
9 - 1001
A - 1010
B - 1011
C - 1100
D - 1101
E - 1110
F - 1111
4. Формирование физического адреса.

15. 4. Формирование физического адреса.
Пример:
- Пусть содержимое сегментного регистра
равно: 1А62h
- После сдвига влево на 4 разряда
получим: 1А620h
- Смещение пусть равно: 01B5h
- К физическому адресу начала сегмента
прибавляется смещение:
1А620h
+ 01B5h
------------
1A7D5
Т.о. получается физический адрес ячейки в