Организация памяти.

Физическая память, к которой микропроцессор имеет доступ по шине адреса, называется оперативной памятью (или оперативным запомина­ющим устройством – ОЗУ). На самом нижнем уровне память компьютера можно рассматривать как массив битов. Один бит может хранить значение 0 или 1. Для физической реализации битов и работы с ними идеально подходят логические схемы. Но микропроцессору неудобно работать с памятью на уров­не битов, поэтому реально ОЗУ организовано как последовательность ячеек – байтов. Один байт состоит из 8 бит. Каждому байту соответствует свой уникальный адрес (его номер), называемый физическим. Диапазон значе­ний физических адресов зависит от разрядности шины адреса микропроцессо­ра. Для i486 и Pentium он находится в пределах от 0 до 2³² – 1 (4 Гбайт).

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. В конечном итоге этот меха­низм позволяет обеспечить:

- компактность хранения адреса в машинной команде;

- гибкость механизма адресации;

- защиту адресных пространств задач в многозадачной системе;

- поддержку виртуальной памяти.

Микропроцессор аппаратно поддерживает несколько моделей использования оперативной памяти:

- сегментированную модель. В этой модели память для программы делится на непрерывные области памяти (сегменты), а сама программа может обра­щаться только к данным, которые находятся в этих сегментах;

- страничную модель. Ее можно рассматривать как надстройку над сегменти­рованной моделью. В случае использования этой модели оперативная па­мять рассматривается как совокупность блоков фиксированного размера 4 Кбайт. Основное применение этой модели связано с организацией виртуальной памяти, что позволяет операционной системе использовать для работы программ пространство памяти большее, чем объем физической памяти. Для микропроцессоров i486 и Pentium размер возможной виртуальной памяти может достигать 4 Тбайт (терабайт).

- Особенности использования и реализации этих моделей зависят от режима ра­боты микропроцессора:

- Режим реальных адресов или просто реальный режим. Это режим, в котором работал i8086. Наличие его в i486 и Pentium обусловлено тем, что фирма Intel старается обеспечить в новых моделях микропроцессоров функциони­рование программ, разработанных для ранних моделей микропроцессоров.

- Защищенный режим. Этот режим позволяет максимально реализовать все архитектурные идеи, заложенные в модели микропроцессоров Intel, начиная с i80286. Программы, разработанные для i8086 (реального режима), не могут функционировать в защищенном режиме. Одна из причин этого связана именно с особенностями формирования физического адреса в защищенном режиме.

- Режим виртуального 8086. Переход в этот режим возможен, если микропро­цессор уже находится в защищенном режиме. Отличительной особенностью этого режима является возможность одновременной работы нескольких программ, разработанных для i8086. Несмотря на то, что микропроцессор находился в защищенном режиме, в режиме виртуального i8086 возможна работа программ реального режима. Это объясняется тем, что процесс фор­мирования физического адреса для этих программ производится по прави­лам реального режима.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: