Какая информация содержится в регистре задачи
Аннотация: Цель лекции: рассмотреть состав, назначение и особенности использования различных групп регистров, входящих в состав универсального микропроцессора. Состав, структура и назначение регистров микропроцессора являются важной чертой его архитектуры и во многом определяют его функциональные возможности. Поэтому изучение этого вопроса весьма важно для понимания дальнейшего материала.
Регистровая структура универсального
микропроцессора
В универсальном 32-разрядном микропроцессоре выделяют следующие группы регистров:
- основные функциональные регистры;
- регистры процессора с плавающей точкой;
- системные регистры;
- регистры отладки и тестирования.
Первые две группы регистров используются прикладными программами, последние две группы – системными программами, имеющими наивысший уровень привилегий.
Рассмотрим каждую из этих групп подробнее.
Основные функциональные регистры
В состав регистров этой группы входят:
- регистры общего назначения;
- регистр указателя команд;
- регистр флагов;
- сегментные регистры.
Состав и структура регистров общего назначения представлены на рис. 2.1.
Блок состоит из восьми 32-разрядных регистров. К каждому из них можно обращаться как к одному двойному слову (32 разряда).
Отметим, что понятие “слово” в данной архитектуре не идентично разрядности микропроцессора. Исторически сложилось так, что под словом понимается единица информации длиной 2 байта, или 16 двоичных разрядов. К младшим 16 разрядам регистров общего назначения можно обращаться так же, как и в 16-разрядном микропроцессоре (AX, BX…SP). Четыре 16-разрядных регистра AX, BX, CX, DX допускают обращение отдельно к своему старшему и младшему байту. Тем самым регистры позволяют на программном уровне работать либо с восемью 32-разрядными, либо с восемью 16-разрядными, либо с восемью 8-разрядными регистрами.
Рис.
2.1.
Регистры общего назначения
Все эти регистры используются для хранения промежуточных результатов вычислений и составных частей адреса при различных режимах адресации операндов, расположенных в памяти.
Кроме того, ряд регистров этого блока имеют свое, присущее только им назначение:
- EAX/AX/AL – регистр-аккумулятор, используется для сокращения длины команды при работе с непосредственными операндами;
- AX/AL – приемник (источник) данных в командах ввода (вывода) данных из (в) внешнего устройства;
- DX – определяет адрес ВУ в командах ввода (вывода) данных;
- ECX – используется в качестве счетчика циклов в командах циклов;
- BP, SP – используются при работе со стеком;
- ESI, EDI ( DI, SI ) – определяют положение строк в памяти в командах обработки строк.
Регистр указателя команд и регистр флагов имеют длину 32 разряда.
Младшее слово каждого из этих регистров (разряды 0-15) функционально соответствует аналогичным разрядам в 16-разрядном микропроцессоре (рис. 2.2).
Рис.
2.2.
Регистр указателя команд и регистр флагов
Регистр указателя команд EIP хранит смещение адреса команд относительно начала сегмента кода (сегмента команд).
Регистр флагов EFLAGS содержит признаки результата выполненной команды, а также разряды, управляющие работой микропроцессора: обработкой маскированных прерываний, последовательностью вызываемых задач, вводом-выводом и рядом других действий. Из этих флагов рассмотрим только наиболее значимые и интересные с точки зрения дальнейшего изучения работы микропроцессора.
К битам состояния регистра флагов относятся:
- ZF – признак нуля результата ( ZF = 1, если все разряды результата равны 0);
- SF – знак результата ( SF = 1, если старший разряд результата равен 1, то есть если результат отрицательный);
- OF – признак переполнения ( OF = 1, если при выполнении арифметических операций над числами со знаком происходит переполнение разрядной сетки);
- CF – флаг переноса ( CF = 1, если выполнение операции сложения приводит к переносу за пределы разрядной сетки), устанавливается также в некоторых других операциях;
- PF – признак четности (дополняет до нечетного числа единиц младший байт результата);
- AF – флаг полупереноса (используется при операциях над двоичнодесятичными числами);
- DF – устанавливается пользователем и определяет порядок обработки строк символов в соответствующих командах: декремент (при DF = 1 ) или инкремент (при DF = 0 ) содержимого индексных регистров ESI, EDI ( SI, DI ) после обработки одного символа.
В состав флагов управления входят:
- IF – флаг прерываний (при IF = 1 разрешается обработка маскированных аппаратных прерываний);
- TF – флаг ловушки, или трассировки (при ТF = 1 после выполнения каждой команды возникает прерывание, используемое отладчиками;);
- NТ – бит вложенной задачи (показывает, что данная задача была вызвана из другой программы, аналогично подпрограмме, и возврат из этой задачи должен проводиться по механизму переключения задач);
- IOPL – 2-разрядное поле уровня привилегий ввода/вывода (определяет уровень привилегий программ, которым разрешено выполнение операции ввода-вывода);
- VM – режим виртуального микропроцессора i8086 (при работе микропроцессора в защищенном режиме установка VM = 1 вызывает переключение в режим виртуального микропроцессора i8086; в этом случае микропроцессор функционирует как быстрый МП i8086, но реализует механизмы защиты памяти, страничной адресации и ряд других дополнительных возможностей; бит VM может быть установлен только в защищенном режиме).
Блок сегментных регистров состоит из шести 16-разрядных регистров, которые указывают на различные сегменты, расположенные в памяти компьютера:
- CS ( Code Segment ) – сегмент кода программы;
- DS ( Data Segment ) – сегмент данных;
- SS ( Stack Segment ) – сегмент стека;
- ES, FS, GS – дополнительные сегменты данных.
При работе микропроцессора в реальном режиме в сегментном регистре содержатся старшие 16 разрядов 20-разрядного базового адреса сегмента. Физический адрес начала сегмента получается умножением этой величины на 16:
Получающийся 20-разрядный адрес позволяет адресовать память емкостью 220байт = 1 Мбайт. При этом сегменты имеют постоянную длину 216байт. Разработчики первых персональных компьютеров полагали, что оперативная память, большая чем 1 Мбайт, никогда не потребуется пользователю, поэтому вся архитектура строилась исходя именно из этого положения.
При переходе к 32-разрядной архитектуре стало необходимым обеспечить возможность адресации памяти емкостью до 232байт. Кроме того, введение защищенного режима работы микропроцессора потребовало хранения большого количества дополнительной информации о сегменте: его длине, которая стала переменной, уровне привилегий, его типе и т. д. Простое увеличение разрядности сегментных регистров до 32 бит не обеспечило бы возможности хранения всей этой информации. Поэтому все данные о сегменте стали размещаться в специальных структурах – дескрипторах (описателях) сегментов, которые хранятся в таблицах дескрипторов, расположенных в памяти, а сегментные регистры, сохранив свою первоначальную длину в 16 разрядов, содержат так называемый селектор (указатель), который используется для того, чтобы найти нужный дескриптор в этих таблицах.
Регистры процессора с плавающей точкой
К этой группе регистров относятся (рис. 2.3):
- регистры данных;
- регистры тегов;
- регистр состояния;
- указатели команд и данных FPU;
- регистр управления FPU.
Источник
Главная / Аппаратное обеспечение /
Архитектура микропроцессоров / Тест 2
Упражнение 1:
Номер 1
Какие группы регистров входят в состав регистровой структуры МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) основные функциональные регистры 
 (2) регистры блока обработки чисел с плавающей запятой 
 (3) регистры блока таймеров-счетчиков 
 (4) системные регистры 
 (5) регистры управления прерыванием 
Номер 2
Какие регистры НЕ относятся к системным регистрам МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры управления 
 (2) регистр флагов 
 (3) регистры системных адресов 
 (4) сегментные регистры 
Номер 3
Какие флаги входят в состав флагов управления регистра флагов универсального МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) флаг переполнения 
 (2) флаг разрешения маскируемых прерываний 
 (3) флаг вложенной задачи 
 (4) флаг приоритета прерывания 
 (5) флаг ловушки 
Упражнение 2:
Номер 1
Какова разрядность регистра GDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 16 
 (2) 32 
 (3) 48 
 (4) 64 
Номер 2
Каково назначение бита PE регистра управления CR0?
Ответ:
 (1) включение защищенного режима работы микропроцессора 
 (2) включение страничного механизма адресации 
 (3) разрешение кэширования страниц 
Номер 3
Какие группы регистров НЕ входят в состав регистровой структуры МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры блока обработки чисел с плавающей запятой 
 (2) регистры блока таймеров-счетчиков 
 (3) системные регистры 
 (4) регистры отладки и тестирования 
 (5) регистры управления прерыванием 
Упражнение 3:
Номер 1
Какие регистры относятся к системным регистрам МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры управления 
 (2) регистр флагов 
 (3) регистры системных адресов 
 (4) сегментные регистры 
Номер 2
Каково назначение сегментных регистров универсального микропроцессора с архитектурой IA 32 в защищенном режиме работы микропроцессора?
Ответ:
 (1) хранение старших разрядов базового адреса сегмента 
 (2) хранение дескриптора сегмента 
 (3) хранение селектора логического адреса 
Номер 3
Какие поля содержатся в регистре данных FPU универсального МП при обработке чисел с плавающей запятой?
Ответ:
 (1) знак порядка 
 (2) порядок 
 (3) знак мантиссы 
 (4) мантисса 
Упражнение 4:
Номер 1
Какая информация содержится в регистре IDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) базовый адрес таблицы дескрипторов прерываний 
 (2) селектор таблицы дескрипторов прерываний 
 (3) предел таблицы дескрипторов прерываний 
Номер 2
Какова разрядность регистра LDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 16 
 (2) 32 
 (3) 48 
 (4) 64 
Номер 3
Каково назначение регистра управления CR3?
Ответ:
 (1) этот регистр зарезервирован 
 (2) хранение линейного адреса ошибки страницы 
 (3) хранение базового адреса каталога таблиц страниц 
 (4) управление работой и определение состояния микропроцессора 
Упражнение 5:
Номер 1
Какие регистры входят в состав группы основных функциональных регистров МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры общего назначения 
 (2) регистр флагов 
 (3) регистр приоритетов прерываний 
Номер 2
Сколько 32-разрядных регистров входят в состав регистров общего назначения МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 4 
 (2) 8 
 (3) 16 
 (4) 32 
 (5) 64 
Номер 3
Каково назначение сегментных регистров микропроцессора с архитектурой IA 32 в реальном режиме работы микропроцессора?
Ответ:
 (1) хранение старших разрядов базового адреса сегмента 
 (2) хранение дескриптора сегмента 
 (3) хранение селектора логического адреса 
Упражнение 6:
Номер 1
Сколько разрядов может быть отведено под представление порядка в регистре флагов FPU?
Ответ:
 (1) 7 
 (2) 10 
 (3) 22 
 (4) определяется состоянием регистра управления FPU 
Номер 2
Каково назначение бита PG регистра управления CR0?
Ответ:
 (1) включение защищенного режима работы микропроцессора 
 (2) включение страничного механизма адресации 
 (3) разрешение кэширования страниц 
Номер 3
Каково назначение регистров отладки и тестирования МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) управление отладкой с использованием контрольных точек 
 (2) управление тестирование системных регистров микропроцессора 
 (3) управление тестированием кэш-памяти 
 (4) управление тестированием TLB 
Упражнение 7:
Номер 1
Какие регистры НЕ входят в состав группы основных функциональных регистров МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры общего назначения 
 (2) указатель команд 
 (3) регистр флагов 
 (4) регистр приоритетов прерываний 
 (5) сегментные регистры 
Номер 2
К какому количеству 16-разрядных регистров возможно обращение в блоке регистров общего назначения МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 8 
 (2) 16 
 (3) 32 
Номер 3
Сколько сегментных регистров входит в состав МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 4 
 (2) 6 
 (3) 8 
 (4) 16 
Упражнение 8:
Номер 1
Каково назначение регистра тегов блока обработки чисел с плавающей запятой в МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) управление обработкой маскируемых прерываний 
 (2) управление порядком выполнения команд ввода-вывода 
 (3) управление включением страничного режима 
 (4) управление порядком обработки задач 
 (5) хранение признаков результатов выполненных команд 
Номер 2
Каково назначение регистра тегов блока обработки чисел с плавающей запятой в МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) расширить разрядность соответствующего регистра данных при возникновении переполнения в арифметических операциях с плавающей запятой 
 (2) сократить время выполнения операций с плавающей запятой в случае особого состояния регистра данных (ноль, бесконечность) 
 (3) обеспечить выявление некоторых некорректных операций над данными (при незаполненности соответствующего регистра данных) 
Номер 3
Каково назначение регистра управления CR1?
Ответ:
 (1) этот регистр зарезервирован 
 (2) хранение линейного адреса ошибки страницы 
 (3) хранение базового адреса каталога таблиц страниц 
 (4) управление работой и определение состояния микропроцессора 
Упражнение 9:
Номер 1
Какие регистры входят в состав FPU микропроцессора с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры данных 
 (2) сегментные регистры 
 (3) регистры тэгов 
 (4) регистр состояния 
 (5) регистр управления страничным преобразованием адреса 
Номер 2
К какому количеству 8-разрядных регистров возможно обращение в блоке регистров общего назначения МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 8 
 (2) 16 
 (3) 32 
Номер 3
Какая информация содержится в регистре управления FPU?
Ответ:
 (1) указатель стека блока регистров данных 
 (2) маска прерывания ошибок FPU 
 (3) признаки ошибок при выполнении команд FPU 
 (4) управление округлением 
 (5) управление точностью 
Упражнение 10:
Номер 1
Какая информация содержится в регистре LDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) базовый адрес локальной таблицы дескрипторов 
 (2) селектор локальной таблицы дескрипторов 
 (3) предел локальной таблицы дескрипторов 
Номер 2
Какова разрядность регистра LDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 16 
 (2) 32 
 (3) 48 
 (4) 64 
Номер 3
Каково назначение регистра управления CR2?
Ответ:
 (1) этот регистр зарезервирован 
 (2) хранение линейного адреса ошибки страницы 
 (3) хранение базового адреса каталога таблиц страниц 
 (4) управление работой и определение состояния микропроцессора 
Упражнение 11:
Номер 1
Какие регистры НЕ входят в состав FPU микропроцессора с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) регистры данных 
 (2) регистры тэгов 
 (3) регистр состояния 
 (4) сегментные регистры 
Номер 2
Какие флаги входят в состав флагов состояния регистра флагов универсального МП с архитектурой IA 32?
Ответ:
 (1) флаг переполнения 
 (2) флаг знака 
 (3) флаг разрешения маскируемых прерываний 
Номер 3
Какая информация содержится в регистре состояния FPU?
Ответ:
 (1) указатель стека блока регистров данных 
 (2) флаг стека блока регистров данных 
 (3) маска прерывания ошибок FPU 
 (4) признаки ошибок при выполнении команд FPU 
 (5) линейный адрес команды, вызвавшей ошибку при выполнении команды FPU 
Упражнение 12:
Номер 1
Какая информация содержится в регистре GDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) базовый адрес глобальной таблицы дескрипторов 
 (2) селектор глобальной таблицы дескрипторов 
 (3) предел глобальной таблицы дескрипторов 
Номер 2
Какова разрядность регистра IDTR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) 16 
 (2) 32 
 (3) 48 
 (4) 64 
Номер 3
Какая информация содержится в регистре TR МП с архитектурой IA-32?
Ответ:
 (1) базовый адрес глобальной таблицы дескрипторов 
 (2) базовый адрес дескриптора сегмента состояния задачи 
 (3) селектор глобальной таблицы дескрипторов 
 (4) селектор дескриптора сегмента состояния задачи 
 (5) предел глобальной таблицы дескрипторов 
 (6) предел сегмента состояния задачи 
Источник