Регистровый файл

 

а) вопросы в конце каждого пункта теоретического материала (вопросы для самопроверки),

б) вопросы преподавателя.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе № 2

Нижнекамск 2009

Лабораторная работа № 2

Система адресации СМ ЭВМ

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Целью работы является изучение системы адресации СМ ЭВМ на примере модели процессора семейства PDP-11.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. ПРОГРАММНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОРОВ СЕМЕЙСТВА PDP-11 (КОРПОРАЦИИ DEC)

 

Отображение оперативной памяти.

Семейства ЭВМ – это первый ряд 16-тибитных программно совместимых моделей ЭВМ от микро до супер-мини. Для многих последующих высокопроизводительных ЭВМ архитектура PDP-11 стала стартовой. Корпорация DEC, развивая эту архитектуру, стала лидирующей на рынке мощных 64-битных рабочих станций на базе VAX-кластеров и моделей МП серии Alpha.

Максимальный размер математической памяти моделей ЭВМ PDP-11 – 2¹⁶ = 65 536 байт (64 Кбайт) или 2¹⁵= 32 768 двухбайтных слов (32 К). Но максимальный размер физической памяти в четыре раза больше и может достигать до – 2¹⁸ = 262 144 байта (256 Кбайт) или 131 072 слова (256 К).

Адресация бит в байтах и словах – обратная (с младших разрядов), слова и двойные слова адресуются по номеру байта в слове (двойном слове).

Структура и адресация бит в байте и слов в физической памяти представлена на рис. 2.1.

 

	Слова			Байты
номера байт					номера байт				номера байт
	старший	младший			младший
	старший	младший			старший
	старший	младший			* * *
	старший	младший			* * *
* * *	* * *			* * *
65 533	старший	младший	65 532		* * *
65 535	старший	младший	65 534		* * *
					* * *
					* * *
					младший	65 534
					старший	65 535
Рис. 2.1. Структура и адресация бит в байте и слов в памяти

 

Трансляция математических адресов производится с помощью диспетчера памяти (вариант реализации виртуальной памяти). Превышение объема физической памяти над математической памятью позволяет реализовывать многопрограммные режимы работы.

Особенностью адресации памяти является то, что в пространство адресов математической и физической памяти отображаются не только адреса ячеек памяти, но и все пространство программно доступных регистров устройств ввода/вывода (номера портов).

Для адресов портов предусмотрено 4 Кбайт старших адресов пространство памяти.

 

Регистровый файл.

В регистровый файл входят:

· регистры общего назначения (РОНы),

· регистр слова состояния процессора.

Регистры общего назначения (РОНы). ЭТО– 8 шестнадцатибитных регистра, шесть из них используются только при явной адресации, два (R6 и R7) специализированы и кроме явной адресации могут использоваться по умолчанию.

R6 – шестнадцатибитный регистр указателя аппаратного стека SP (Stack Pointer). Используется аппаратурой процессора при прерываниях и передаче управления для сохранения адреса и состояния программы.

R7– шестнадцатибитный счетчик команд PC (Program Counter). Вычисляет адрес следующей команды. Доступен программам пользователя по записи и чтению.

Регистр слова состояния процессора.

Шестнадцатибитный регистр слова состояния процессора PS (Processor Status) (рис. 2.2) содержит поля:

· Текущего и предыдущего режима работы (биты с 12 по 15). Поля задают режимы: пользователь/система. Используются механизмом защиты программ. В режиме «пользователь» запрещено использование ряда " привилегированных" команд.

· Приоритет процессора (биты с пятого по седьмой). Задают приоритет процессора. Процессор может иметь приоритет от 0 до 7. Приоритет процессора используется в арбитраже системного интерфейса как уровень маскирования запросов прерывания от внешних устройств.

· Бит слежения Т (Trap, четвертый бит). При включенном бите T – после выполнении каждой команды (кроме RTT), производится процедура прерывания.

· Четыре бита кода условий (биты с нулевого по третий):

1. С – " перенос",

2. V – " переполнение",

3. Z – " результат нулевой",

4. N – " результат отрицательный".

Коды условий используются при выполнении команд ветвления.

 

Текущий режим

Послед. режим

Приоритет процессора

T

N

Z

V

C

Рис. 2.2. Структура регистра слова состояния процессора