Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
оперативной памяти (20-разрядная шина адреса). При этом процессор
реализует расширенный набор команд семейства Р6. Допускается также
увеличение разрядности операндов и адресов До 32 с помощью префиксов,
вводимых перед командами программы.
В защищенном режиме могут одновременно выполняться несколько отдельных
задач (программ), которые защищены одна от другой и от операционной
системы процессора. Специальный механизм обеспечивает переключение задач.
В этом режиме процессор может также выполнять программы, написанные для
микропроцессора 8086, если реализуется мо-
51
ПРОЦЕССОРЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ И СИСТЕМЫ НА ИХ ОСНОВЕ
дификация защищенного режима - режим виртуального 8086. При работе в
режиме виртуального 8086 процессор формирует 20-разрядный адрес, как и в
реальном режиме, но может обрабатывать 32-разрядные операнды. В этом
режиме обеспечивается, в случае необходимости, страничная организация
памяти и защита системных программ, реализуемых процессором Р6, от
пользовательских программ, выполнимых виртуальным процессором 8086
(двухуровневый механизм привилегий).
В процессорах Р6, как и в предыдущих моделях 80286,80386, 80486,
"Pentium" используется четыре уровня защищенности (0, 1, 2, 3),
определяющих возможность доступа к различным сегментам памяти: уровень 0-
наибольшая защищенность сегмента, уровни 1 - 3 - более низкая степень
защиты, которая уменьшается при возрастании номера уровня. Для каждой
выполняемой программы (задачи) устанавливается один из четырех уровней
привилегий, дающих право вызова сегментов: уровень 0 - максимальные
привилегии, позволяющие вызывать сегменты с любым уровнем защищенности;
уровень 3 - минимальные привилегии, допускающие вызов сегментов только с
минимальным уровнем защищенности 3; уровни 1, 2 имеют соответственно
промежуточные привилегии. Устанавливаемые с помощью этих уровней правила
обращения обеспечивают эффективную защиту сегментов от
несанкционированного доступа. Предусмотрены дополнительные возможности
для управления доступом к устройствам ввода/вывода.
В защищенном режиме реализуется также многозадачное функционирование,
когда процессор работает как несколько отдельных (виртуальных)
процессоров, переключающихся под управлением операционной системы (ОС) на
решение различных задач, При этом для управления процессором должна
использоваться многозадачная ОС, например Windows NT, которая
осуществляет распределение во времени возможностей доступа к имеющимся
ресурсам системы: памяти, устройствам ввода-вывода, обеспечивая наиболее
эффективное выполнение нескольких заданий.
Режим системного управления (SMM - System Management Mode) используется
для реализации специальных системных функций, например, для перевода
системы в режим пониженного энергопотребления. При этом процессор
обращается к отдельному адресному пространству, где размещается системное
ОЗУ. Переход в режим системного управления осуществляется путем подачи
специального внешнего сигнала прерывания SMI# = 0, при этом процессор
сохраняет в памяти контекст прерванной программы. В режиме SMM процессор
функционирует как в реальном режиме с запрещенной обработкой прерываний.
Выход из режима SMM производится с помощью команды, при этом
восстанавливается контекст прерванной программы.
После включения питания или повторного запуска (процедура RESET)
процессор начинает работу в реальном режиме. Переход процессора в
защищенный режим реализуется с помощью команд LMSW или MOV CR0, которые
выполняются только ядром операционной системы (программой, имеющей высший
уровень привилегии 0). Эти команды устанавливают в регистре управления
CR0 значение бита разрешения защиты РЕ = 1. Обратное переключение в
реальный режим производится только командой MOV CR0, устанавливающей
значение бита РЕ = 1. При работе процесора в защищенном режиме переход в
режим виртуального 8086 выполняется путем установки в регистре флагов
EFLAGS значения бита VM = 1. Установка этого значения бита или его сброс
в состояние VM = 0 (выход из режима виртуального 8086) производится с
помощью команды возврата из прерывания IRET, выполняемой программой с
высшим уровнем привилегий 0, или в процессе переключения задач.
Процессор оперирует с физической памятью объемом до 64 Гбайт. Каждый байт
памяти имеет свой физический адрес - от 0000000000h до FFFFFFFFFh. В
памяти могут храниться 8-разрядные байты, 16-разрядные слова, 32-
разрядные двойные слова и 64-разрядные счетверенные слова. При выполнении
блоком SSE потоковых SIMD-команд используются
р
СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОРОВ INTEL Р6
128-разрядные операнды. Слова занимают два смежных байта памяти, двойные
и счетверенные слова - четыре и восемь смежных байт, причем младший байт
располагается в ячейке с меньшим адресом, а старший байт - в ячейке с
большим адресом. Адресом слова служит адрес младшего байта.
Процессор выполняет обращение к памяти, использующей два способа
организации -сегментацию и разбиение на страницы.
