Програмною моделлю прийнято називати сукупність апаратних засобів комп’ютера, доступних з програми. Іншими словами, програмна модель ‑ це бачення програмістом апаратних засобів персонального комп’ютера. Основою персонального комп’ютера є мікропроцесор, який виконує машинні команди, що зберігаються в оперативній пам’яті та завантажуються в процесор в міру необхідності. Кожна команда складається з змінного числа байтів та обов’язково включає байт коду операції, який визначає операцію, що виконується процесором, й довжину останньої частини команди. Інші байти команди, в залежності від коду операції, задають адресу даних, номер порту, переривання, регістри тощо. Дані, що приймають участь в операції (операнди), можуть зберігатися в оперативній пам’яті або у внутрішніх регістрах процесора.
Мал. 1 Апаратні засоби ПК
В загальному вигляді апаратні засоби персонального комп’ютера можна уявити у вигляді декількох блоків. (Мал. 1).
Шина даних використовується для перенесення інформації між основними вузлами комп’ютера. Перенесення даних здійснюється по паралельним лініям, їх кількість називають шириною шини. Шиною адреси керує мікропроцесор. Пам’ять може бути як односторонньою (постійною), яка допускає лише читання інформації, так і двохсторонньою, яка дозволяє як запис, так і читання даних. Одностороння пам’ять персонального комп’ютера (ПЗУ), або ROM (Read Only Memory), зберігає програми та дані, які в сукупності утворюють так звану базову систему введення/ виведення (BIOS-Base Input/Output System). Двохсторонню пам’ять називають оперативною пам’яттю (ОП), або RAM (Random Access Memory). Порти ‑ спеціальні апаратні регістри, які використовуються для управління апаратними вузлами персонального комп’ютера. Кожний порт має унікальний номер. На шині управління мікропроцесор подає команди управління вузлами системи та отримує сигнали відповіді про стан вузлів та підтвердження виконання команди.
Ширина шини даних та ширина шини адреси є одною з найважливіших характеристик мікропроцесора. Наприклад, мікропроцесор Intel 8086 має 20‑розрядну шину адреси та 16‑розрядну шину даних, а його аналог Intel 8088– 8‑розрядну шину даних та за одне звертання до пам’яті переносить лише один, а не два байти. Ширина шини адреси для ПЕОМ, заснованих на мікропроцесорах Intel 8086/88, встановлює обмеження на загальний об’єм пам’яті, що адресується в 1Мбайт (1М=220 байт). Мікропроцесори 8086/88 працюють в так званому реальному режимі. Перерахуємо його особливості:
Ä адреса пам’яті, що формується мікропроцесором, є фізичною адресою;
Ä всі машинні команди системи команд дозволені для використання будь-якою програмою;
Ä об’єм пам’яті що адресується не перевищує 1Мб;
Ä мікропроцесори 80286/386 можуть додатково адресувати (64К-16) байт зверху межі 1Мб.
Старші моделі мікропроцесорів родини Intel 80286/386/486 мають спеціальні апаратні засоби організації віртуальної пам’яті. Ці засоби працюють лише тоді, коли сам мікропроцесор переключений в так званий захищений режим (Protected Mode). В цьому випадку починають працювати апаратні засоби підтримки мультипрограмного режиму. В захищеному режимі адреса, що формується процесором, надходить в блок управління віртуальною пам’яттю, і там за певними правилами з використанням спеціальних таблиць відбувається формування фізичної адреси. Всі інструкції розбиваються на привілейовані, виконання яких дозволено лише ядру операційної системи (ОС) та іншим керуючим програмам та непривілейовані, які дозволені будь-якій прикладній програмі. Спроба виконання привілейованої команди програмою, яка не має відповідних привілей, знаходиться процесором і викликає аварійну (виключну) ситуацію. Всі посилання на пам’ять апаратно контролюються процесором на «влучення» до призначеного для даної прикладної програми фізичного сегменту. Посилання за його межі викликає виключну ситуацію захисту пам’яті. Таким чином паралельні програми ізолюються в пам’яті одна від одної. В захищеному режимі використовуються всі лінії шини адреси. Для Intel 80286 шина адреси має ширину 24, що дозволяє в захищеному режимі адресувати цьому процесору до 16 Мб фізичної пам’яті. Процесор 80386 має 32-розрядну шину адреси та здібний керувати фізичною пам’яттю 4 Гб. В реальному режимі процесори старших моделей з точки зору програми поводять себе як звичайні процесори 8086/88, які працюють з більшою швидкістю. Надалі розглядаються лише загальні для всіх моделей мікропроцесорів родини Intel характеристики, а посилання на процесор 8086/88 означає посилання на ці загальні характеристики. За прийнятою в асемблері традицією, числа в 16-річній системі обчислення позначаються символом h.
![]() |
![]() |
![]() |