Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







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.


Рис. 2.3. Структура регистров процессора с плавающей точкой

Блок регистров данных. Доступен либо как стек (его вершина TOP определена в регистре состояний FPU), либо как набор пронумерованных регистров.

Старший разряд 80-разрядного регистра данных кодирует знак мантиссы хранящегося в нем числа с плавающей точкой. Следующее поле отведено под кодирование порядка. Порядок представлен в виде так называемого машинного, или смещенного, порядка (Псм) без знака:

где - истинный порядок числа, а величина определяется следующим образом: При этом самый большой по модулю отрицательный истинный порядок преобразуется в нулевой смещенный, а все остальные истинные порядки преобразуются в положительные. Тем самым упрощаются операции обработки чисел с плавающей точкой.

В последнем поле регистра данных записывается мантисса числа.

Количество разрядов, отводимых под поле порядка и поле мантиссы, определяется регистром управления FPU.

Данный блок может также использоваться для хранения двоичнодесятичных чисел. Они представляются в упакованной форме и содержат 18 тетрад, каждая из которых соответствует одному десятичному разряду.

Для представления знака такого числа используется старший разряд старшего байта (бит 79), в остальных разрядах этого байта устанавливаются нули.

Микропроцессор может обрабатывать числа следующих типов (табл. 2.1):

Таблица 2.1. Типы чисел 32-разрядного микропроцессора
Тип Размер, байт Диапазон Обработка
Целые без знака   0...255 0...65535 0...4,3*109 АЛУ ФТ
Целые со знаком   -128...+127 -32768...+32767 2,1*109...+2,1*109 АЛУ ФТ
  9,1*1018...+9*1018 FPU
С плавающей точкой 4 (1+8+23)мантисса ±3,37*1035 FPU
8 (1+11+52) ±1,67*10308 308
10 (1+15+64) ±1,1*104932
Двоично- десятичные числа 1 распакованный 1 упакованный 10 упакованных 0…9 0…99 0..9…9(18 цифр) АЛУ ФТ АЛУ ФТ FPU

Помимо этого микропроцессор может обрабатывать символьные данные, данные типа "строка" и типа"указатель".

Регистр тегов. Определяет содержимое регистра данных с целью оптимизации обработки:

  • 00 - достоверное значение;
  • 01 - нуль (нулевое значение);
  • 10 - не-числа (например, бесконечность);
  • 11 - пусто (содержание регистров не определено).

Операции с плавающей точкой требуют довольно много времени.

Использование тегов позволяет в определенных случаях сократить время выполнения команды. Например, если известно, что один из сомножителей равен нулю, то произведению можно присвоить нулевое значение без выполнения каких-либо действий.

Регистр состояния содержит указатель вершины блока данных, работающего в режиме стека (TOP), признаки результата и ошибок, возникающих при выполнении операции в FPU, а также флаг переполнения и антипереполнения стека регистров данных.

Регистр управления управляет округлением (к ближайшему значению, вниз, вверх, к нулю), точностью (длина мантиссы 24, 53 или 64 бита), а также содержит маску признаков ошибок, фиксируемых в регистре состояния.

Указатели команд и данных содержат адрес команды, вызвавшей ошибку, и адрес использованного операнда. Эти регистры имеют 48-разрядный формат: 16 разрядов содержат селектор соответствующего сегмента, а остальные 32 разряда - смещение в нем.

Системные регистры

Системные регистры управляют функционированием микропроцессора в целом и режимами работы отдельных его блоков. Эти регистры доступны только в защищенном режиме для программ, имеющих максимальный уровень привилегий. Они включают в свой состав 2 группы регистров:

  • регистры управления (CR0...CR4);
  • регистры системных адресов и системных сегментов.

Регистр управления CR0 содержит биты, определяющие режим работы процессора:

  • PE - разрешение защиты: установка PE = 1переводит микропроцессор в защищенный режим;
  • PG - включение страничной адресации памяти (при PG = 1 страничный механизм включен);
  • CD, NW- управление режимами работы внутренней кэш-памяти (CD = 1 - запрещение заполнения кэш-памяти; NW = 1 - запрет сквозной записи).

Ряд бит (MP, EM, TS, NE) управляют режимами работы FPU.

Регистр CR1 был зарезервирован для последующего развития. Однако начиная с МП Pentium в микропроцессорах появился регистр управления CR4, а регистр CR1 так и остался зарезервированным.

Регистр CR2 содержит линейный адрес, который вызвал страничную ошибку, например, отсутствие страницы в оперативной памяти или недостаточный уровень привилегий.

В регистре CR3 находится базовый адрес каталога таблицы страниц (старшие 20 разрядов), а также биты PCD и PWT, управляющие работой кэш-памяти при страничной адресации (при PCD = 1 загрузка содержимого страницы в кэш-память запрещена; при PWT = 1 реализуется режим сквозной записи, а при PWT = 0 - обратной записи).

Регистр CR4 содержит биты, обеспечивающие расширение функциональных возможностей микропроцессора, начиная с Pentium. В частности, он содержит следующие управляющие разряды:

  • VME, PVI- управляют работой виртуальных прерываний;
  • PAE - обеспечивает расширение физического адреса до 36 разрядов (при PAE = 1); PGE - определяет некоторые страницы (часто используемые или используемые несколькими процессорами) как глобальные (при PGE = 1);
  • PSE - расширяет размер адресуемых страниц до 4 Мбайт (при PSE = 1), при PSE = 0 сохраняет размер страницы 4 Кбайт.

Регистры системных адресов и системных сегментов представлены на рис. 2.4.


Рис. 2.4. Структура регистров системных адресов и системных сегментов

В их число входят GDTR - регистр глобальной таблицы дескрипторов и IDTR - регистр таблицы дескрипторов прерываний. В этих регистрах определяются базовый адрес и размер соответствующей таблицы. К

В этой группе относятся также LDTR - регистр локальной таблицы дескрипторов и TR - регистр задач. Регистры LTDR и TR представляют собой селекторы, которые указывают на положение дескрипторов, описывающих соответственно сегмент, содержащий локальную таблицу дескрипторов, и сегмент состояния задачи (Task State Segment - TSS).

Использование этих регистров в дальнейшем будет рассмотрено более подробно.







Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.