Для чего нужны сегментные регистры перечислите их

Для чего нужны сегментные регистры перечислите их

Основные регистры процессоров

Обычно процессоры разделены на две части: операционное устройство (ОУ) и шинный интерфейс (ШИ). Роль ОУ заключается в выполнении команд, в то время как ШИ подготавливает команды и данные для выполнения. ОУ содержит АЛУ и устройство управления УУ и регистры общего назначения. Эти устройства обеспечивают выполнение команд, арифметические вычисления и логические операции (см. рис. 4.2).

Три элемента ШИ — блок управления шиной, очередь команд и сегментные регистры — осуществляют три важные функции:

1. ШИ управляет передачей данных на ОУ, в память и на внешние устройства ввода-вывода.

2. Сегментные регистры управляют адресацией памяти.

3. Выборка команд. Все программные команды находятся в памяти, и ШИ должен иметь доступ к ним для выборки их в очередь команд. ШИ должен «заглядывать вперед» и выбирать команды так, чтобы всегда существовала непустая очередь команд, готовых для выполнения.

ОУ и ШИ работают параллельно, причем ШИ опережает ОУ на один шаг. ОУ сообщает ШИ о необходимости доступа к данным в памяти или на устройство ввода-вывода. Кроме того, ОУ запрашивает машинные команды из очереди команд. Пока ОУ занято, ШИ выбирает следующую команду из памяти. Эта выборка происходит во время выполнения, что повышает скорость обработки.

Сегментные регистры

Сегментом называется область, которая начинается на границе параграфа, т.е. по любому адресу, кратному 16. Хотя сегмент может располагаться в любом месте памяти и иметь размер до 64 Кбайт, он требует столько памяти, сколько необходимо для выполнения программы.

Сегмент кодов ( CS ) содержит машинные команды, которые будут выполняться. Обычно первая выполняемая команда находится в начале этого сегмента и операционная система передает управление по адресу данного сегмента для выполнения программы. Регистр сегмента кодов ( CS ) адресует данный сегмент.

Сегмент данных ( DS ) содержит определенные данные, константы и рабочие области, необходимые программе. Регистр сегмента данных ( DS ) адресует данный сегмент.

Сегмент стека ( SS ) содержит адреса возврата как для программы при возврате в операционную систему, так и для вызовов подпрограмм при возврате в главную программу. Регистр сегмента стека ( SS ) адресует данный сегмент.

Еще один сегментный регистр — дополнительный регистр сегмента ( ES ) — предназначен для специального использования.

5. Сегментные регистры

В программной модели микропроцессора имеется шесть сегментных регистров: cs, ss, ds, es, gs, fs.

Их существование обусловлено спецификой организации и использования оперативной памяти микропроцессорами Intel. Она заключается в том, что микропроцессор аппаратно поддерживает структурную организацию программы в виде трех частей, называемых сегментами. Соответственно такая организация памяти называется сегментной.

Для того чтобы указать на сегменты, к которым программа имеет доступ в конкретный момент времени, и предназначены сегментные регистры. Фактически (с небольшой поправкой) в этих регистрах содержатся адреса памяти, с которых начинаются соответствующие сегменты. Логика обработки машинной команды построена так, что при выборке команды, доступе к данным программы или к стеку неявно используются адреса во вполне определенных сегментных регистрах.

Микропроцессор поддерживает следующие типы сегментов.

1. Сегмент кода. Содержит команды программы. Для доступа к этому сегменту служит регистр cs (code segment register) – сегментный регистр кода. Он содержит адрес сегмента с машинными командами, к которому имеет доступ микропроцессор (т. е. эти команды загружаются в конвейер микропроцессора).

2. Сегмент данных. Содержит обрабатываемые программой данные. Для доступа к этому сегменту служит регистр ds (data segment register) – сегментный регистр данных, который хранит адрес сегмента данных текущей программы.

3. Сегмент стека. Этот сегмент представляет собой область памяти, называемую стеком. Работу со стеком микропроцессор организует по следующему принципу: последний записанный в эту область элемент выбирается первым. Для доступа к этому сегменту служит регистр ss (stack segment register) – сегментный регистр стека, содержащий адрес сегмента стека.

4. Дополнительный сегмент данных. Не явно алгоритмы выполнения большинства машинных команд предполагают, что обрабатываемые ими данные расположены в сегменте данных, адрес которого находится в сегментном регистре ds. Если программе недостаточно одного сегмента данных, то она имеет возможность использовать еще три дополнительных сегмента данных. Но в отличие от основного сегмента данных, адрес которого содержится в сегментном регистре ds, при использовании дополнительных сегментов данных их адреса требуется указывать явно с помощью специальных префиксов переопределения сегментов в команде. Адреса дополнительных сегментов данных должны содержаться в регистрах es, gs,fs (extension data segment registers).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

3. Пользовательские регистры

3. Пользовательские регистры Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ. К этим регистрам относятся (рис. 2):1) восемь 32-битных регистров, которые могут использоваться

4. Регистры общего назначения

4. Регистры общего назначения Все регистры этой группы позволяют обращаться к своим «младшим» частям. Использовать для самостоятельной адресации можно только младшие 16– и 8-битные части этих регистров. Старшие 16 бит этих регистров как самостоятельные объекты

6. Регистры состояния и управления

6. Регистры состояния и управления В микропроцессор включены несколько регистров, которые постоянно содержат информацию о состоянии как самого микропроцессора, так и программы, команды которой в данный момент загружены на конвейер. К этим регистрам относятся:1) регистр

ЛЕКЦИЯ № 15. Регистры

ЛЕКЦИЯ № 15. Регистры 1. Системные регистры микропроцессора Само название этих регистров говорит о том, что они выполняют специфические функции в системе. Использование системных регистров жестко регламентировано. Именно они обеспечивают работу защищенного режима. Их

2. Регистры управления

2. Регистры управления В группу регистров управления входят четыре регистра: cr0, cr1, cr2, cr3. Эти регистры предназначены для общего управления системой. Регистры управления доступны только программам с уровнем привилегий 0.Хотя микропроцессор имеет четыре регистра

4. Регистры отладки

4. Регистры отладки Это очень интересная группа регистров, предназначенных для аппаратной отладки. Средства аппаратной отладки впервые появились в микропроцессоре i486. Аппаратно микропроцессор содержит восемь регистров отладки, но реально из них используются только

9.3.4. Модифицируемые регистры

9.3.4. Модифицируемые регистры Если в качестве побочного эффекта инструкция модифицирует значение одного или нескольких регистров, в функции asm() должна присутствовать четвертая секция. Например, инструкция fucomip меняет регистр кода завершения, обозначаемый как cc. Строки,

2.3.11 Регистры

2.3.11 Регистры Во многих машинных архитектурах можно обращаться к (небольшим) объектам заметно быстрее, когда они помещены в регистр. В идеальном случае компилятор будет сам определять оптимальную стратегию использования всех регистров, доступных на машине, для которой

39. Пользовательские регистры

39. Пользовательские регистры Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ. К этим регистрам относятся:1) восемь 32-битных регистров, которые могут использоваться

40. Регистры общего назначения

40. Регистры общего назначения Все регистры этой группы позволяют обращаться к своим «младшим» частям. Использовать для самостоятельной адресации можно только младшие 16– и 8-битные части этих регистров. Старшие 16 бит этих регистров как самостоятельные объекты

41. Сегментные регистры

41. Сегментные регистры В программной модели микропроцессора имеется шесть сегментных регистров: cs, ss, ds, es, gs, fs.Их существование обусловлено спецификой организации и использования оперативной памяти микропроцессорами Intel. Она заключается в том, что микропроцессор

42. Регистры состояния и управления

42. Регистры состояния и управления В микропроцессор включены несколько регистров, которые постоянно содержат информацию о состоянии как самого микропроцессора, так и программы, команды которой в данный момент загружены на конвейер. К этим регистрам относятся:1) регистр

43. Системные регистры микропроцессора

43. Системные регистры микропроцессора Само название этих регистров говорит о том, что они выполняют специфические функции в системе. Использование системных регистров жестко регламентировано. Именно они обеспечивают работу защищенного режима. Их также можно

44. Регистры управления

44. Регистры управления В группу регистров управления входят четыре регистра: cr0, cr1, cr2, cr3. Эти регистры предназначены для общего управления системой. Регистры управления доступны только программам с уровнем привилегий 0.Хотя микропроцессор имеет четыре регистра

45. Регистры системных адресов

45. Регистры системных адресов Эти регистры еще называют регистрами управления памятью.Они предназначены для защиты программ и данных в мультизадачном режиме работы микропроцессора. При работе в защищенном режиме микропроцессора адресное пространство делится

46. Регистры отладки

46. Регистры отладки Это очень интересная группа регистров, предназначенных для аппаратной отладки. Средства аппаратной отладки впервые появились в микропроцессоре i486. Аппаратно микропроцессор содержит восемь регистров отладки, но реально из них используются только

Погружение в ассемблер. Учимся работать с памятью

Для начала разберемся, что такое сегментные регистры. Процессор 8088 умеет адресовать один мегабайт оперативной памяти, несмотря на то что регистры у него 16-битные. В норме 16 битами можно адресовать только 64 Кбайт. И как же тогда выкручивается 8088? Как ему удается адресовать целый мегабайт? Для этого в 8088 есть сегментные регистры! Четыре сегментных регистра: CS , ES , DS и SS , по 16 бит каждый. У каждого из этих регистров есть свое назначение.

Регистр CS указывает на сегмент кода. Процессор обращается к CS всякий раз, когда надо считать из памяти очередную инструкцию для выполнения.

Регистры DS и ES указывают на сегмент данных. К этим регистрам процессор обращается, когда выполняемая инструкция считывает или сохраняет данные. Имей в виду: DS используется чаще, чем ES . ES обычно вступает в игру, когда ты обрабатываешь массивы данных, индексируя их регистром DI .

Регистр SS указывает на сегмент стека. К этому регистру процессор обращается, когда выполняет инструкции, взаимодействующие со стеком: push , pop , call и ret .

Значения, хранимые в сегментных регистрах, — это базовый адрес, поделенный на 16 . Если в CS записано значение 0x0000 , процессор будет считывать инструкции из области памяти 0x00000 — 0x0FFFF . Если в регистре CS записано значение 0x1000 , то процессор будет считывать инструкции из области памяти 0x10000 — 0x1FFFF .

Если тебе надо адресоваться в какой-то другой сегмент, а не тот, который будет задействован по умолчанию, напиши этот сегмент в префиксе к инструкции, которую используешь.

Поместить какое-то число в сегментные регистры напрямую нельзя. Для этого надо:

• либо сначала записать число в какой-нибудь регистр и уже этот регистр присвоить сегментному регистру;
• либо воспользоваться парой инструкций push/pop ;
• либо воспользоваться инструкциями lds/les .

Процессор 8088 настолько лоялен, что позволит тебе даже вот такую инструкцию: pop cs . Но только имей в виду, что это нарушит поток выполнения инструкций. В более новых процессорах, начиная с 80286, такую диверсию сделать уже не получится. И слава богу!

Ну вот вроде бы и все, что тебе надо знать о сегментных регистрах. Теперь ты с их помощью (в основном с помощью регистров DS и ES ) можешь получать доступ ко всему первому мегабайту памяти ПК.

Как ПК распределяет память

Понимание того, как распределяется память в ПК, поможет тебе делать разные интересные вещи.

Начало загрузки у всех компьютеров одинаковое: они сначала переходят в текстовый цветной режим 80×25 . К видеопамяти экрана, который работает в таком режиме, можно обращаться напрямую, через вот этот диапазон адресов: 0xB8000 — 0xB8FFF .

Первый байт диапазона — это первый символ в верхнем левом углу экрана. Второй байт — это цвет фона под символом и цвет самого символа. Затем (третьим байтом) идет второй символ. И так для всех 25 строк по 80 символов каждая.

Исторический факт. IBM PC образца 1981 года поставлялся в двух модификациях: с монохромным режимом и с цветным режимом. Тогдашним разработчикам игрушек приходилось придумывать разные эвристики, чтобы понять, какая у компьютера графика — монохромная или цветная. Несколько старых добрых игрушек для этого писали какую-нибудь цифру по адресу 0xB8000 и считывали ее обратно, чтобы узнать, в каком режиме сейчас идет работа — в цветном или в монохромном.

Прямой доступ к видеопамяти в текстовом режиме

Перед тем как мы сможем напрямую обращаться к видеопамяти экрана, то есть без использования сервисов BIOS, надо задать нужный нам видеорежим.

В этом режиме видеопамять экрана доступна по адресу 0xB8000 . Теперь ты можешь легко получить доступ к ней. Примерно так, как в коде ниже.

Обрати внимание, что после того, как ты выполнил этот кусок кода, ты не сможешь обращаться к переменным, которые сохраняешь в сегменте кода, как мы это делали в примерах из прошлых уроков. Потому что DS и ES теперь нацелены не на сегмент кода, а на видеопамять.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее