Дипломированных специалистов «Информатика и вычислительная техника»

Рис. 2.4. Структурная схема процессора Pentium IV
Микроархитектура NetBurst поддерживает еще одну новую технологию — Ну-
perThreading. Данная технология позволяет на базе одного физического процессора
Pentium IV моделировать несколько логических, каждый из которых имеет соб-
ственное архитектурное пространство IA-32. Под архитектурным пространством

---

40 Глава 2. Программно-аппаратная архитектура IA-32 процессоров Intel
IA-32 понимается совокупность регистров данных, сегментных регистров, систем-
ных регистров и регистров MSR. Каждый логический процессор имеет также соб-
ственный контроллер прерываний
С.
На этом,
следует завершить обсуждение общих вопросов, связанных
с архитектурой процессоров Intel. Более подробную информацию по этой теме,
в том числе о логике функционирования и характеристиках микроархитектур Р6
и
можно получить из материала книги [13]. Наша ближайшая задача —
разобраться, как управлять этими сложными процессорами. Программисту совер-
шенно необязательно помнить о схемотехнических тонкостях реализации процес-
сора, ему достаточно знать, какие части
ему доступны и как с ними
взаимодействовать для реализации некоторой задачи. Первый шаг в этом направ-
лении — знакомство с программной моделью процессора. Эта модель описывает
видимые для программиста объекты архитектуры процессора, знание которых
зволяет программисту эффективно и в полном объеме использовать возможности
процессора.
Программная модель IA-32
Любая выполняющаяся программа получает в свое распоряжение определенный
набор ресурсов процессора. Эти ресурсы необходимы для обработки и хранения
в памяти команд и
программы, а также информации о текущем состоянии
программы и процессора. Программную модель процессора в архитектуре IA-32
процессоров Intel составляет следующий набор ресурсов (рис. 2.5):
' пространство адресуемой памяти до
- 1 байт (4 Гбайт), для Pentium III/IV —
до
- 1 байт (64 Гбайт);
набор регистров для хранения данных общего назначения;
набор сегментных регистров;
набор регистров состояния и управления;
набор регистров устройства вычислений с плавающей точкой (сопроцессора);
набор регистров
MMX-расширения, отображенных на регист-
ры сопроцессора (впервые появились в архитектуре процессора Pentium MMX);
набор регистров MMX-расширения с плавающей точкой (впервые появились
в архитектуре процессора Pentium III);
9 программный стек — специальная информационная структура, работа с кото-
рой предусмотрена на уровне машинных команд (более подробно она будет
обсуждена позже).
Это основной набор ресурсов. Кроме
к ресурсам, поддерживаемым архи-
тектурой IA-32, необходимо отнести порты ввода-вывода, счетчики мониторинга
производительности.
Программные модели более ранних процессоров (i486, первые Pentium) отли-
чаются меньшим размером адресуемого пространства оперативной памяти
-
так как разрядность их шины адреса составляет 32 бита) и отсутствием некоторых
групп регистров. Для каждой группы регистров в скобках показано, начиная

---

Архитектура
 41
Регистры общего
ah
cdx
dh
I
cbx
bh
31 15
7 0
ebp
| bp
esi
|
si
esp
31 15
0
Регистры уст
с
(сопроцес
Адресное
пространство
памяти
Стек
Сегментные реги
I
I
I
I
ройства
I
f
|
Pentium Pro/
ss:esp
0
15 0
Регистры состояния и управления
I st(0)
|
флагов
••'
Г st(3) .• Регистр-указатель
I
I st(5)
31 15
st(6)
79
.•'
0
I
I
|
|
I mmx2 I
I
I mmx4 I
I mmx5 I
I mmx6 I
I • mmx7 I
0
0
команды
IP
0
I
I
|
|
I
I
| xmm3 |
|
|
xmm5 I
| xmm6 |
I
127
0
Регистры целочисленного MMX-расширения
(Pentium
Регистры MMX-расширения с плавающей точкой
(Pentium