Arkadiusz Pełdiak

2 TI

32-bitowy model pamięci

w systemie Windows

Wstęp

IA-32 (Intel Architecture 32 bit) – 32-bitowy
model

programowy

mikroprocesora

opracowany przez firmę Intel. Nazywany
czasem x86-32, jako że opiera się na 32-
bitowym rozwinięciu modelu programowego
rodziny x86.

Początki

Model IA-32 został wprowadzony w 1985
roku, wraz z procesorem Intel 80386 i jest
najpopularniejszym modelem architektury
stosowanym w komputerach osobistych i
serwerach.

Intel 80386 – pierwszy procesor na
x86-32

Tryby pracy IA-32

Procesory IA-32 posiadają trzy główne tryby

pracy:



rzeczywisty



chroniony



wirtualny



SMM

Tryb rzeczywisty (16 bit)

Tryb rzeczywisty jest trybem zgodnym z
najstarszymi procesowami x86 z Intel 8086
włącznie. W trybie tym występuje segmentacja
pamięci, rozmiar segmentu jest stały i wynosi 64
KB. Przestrzeń adresowa ograniczona jest do 1
MB, do adresowania wykorzystuje się rejestry
segmentowe oraz offset (informacje dotyczące o
odległości od początku pamięci).
W trybie tym współczesne procesory pracują
jedynie od chwili uruchomienia do przekazania
kontroli systemowi operacyjnemu.

M.in. BIOS pracuje w trybie rzeczywistym procesora.

Tryb chroniony (32 bit)

Tryb chroniony –inicjalizowany i w znacznej
mierze kontrolowany przez system operacyjny.
Pamięć może być zorganizowana w segmenty
dowolnej wielkości, fizyczna przestrzeń adresowa
ograniczona jest z reguły do 64 GB, liniowa
przestrzeń adresowa do 4 GB. W trybie
chronionym

procesor

obsługuje

wielozadaniowość,

chroni

przed

nieupoważnionym

dostępem

do

urządzeń

wejścia/wyjścia.

Tryb chroniony w praktyce 

Tryb wirtualny

Tryb wirtualny V86 – odmiana trybu
chronionego, która jest symulacją trybu
rzeczywistego w trybie chronionym. Służy np.
do uruchamiania programów MS-DOS.

Tryb wirtualny jest używany m.in. do wyświetlania tego typu

programów

Tryb SMM

Tryb SMM (System Management Mode) – jest
to tryb przeznaczony do zarządzania
sprzętem

przez

systemy

operacyjne,

niedostępny z poziomu użytkownika.

Rejestry IA-32

Ogólnego przeznaczenia

Instrukcje

Procesory IA-32 posiadają rozbudowany zestaw instrukcji,
liczący kilkaset instrukcji. Liczba instrukcji rosła wraz z
wprowadzaniem kolejnych technologii rozwijających model
IA-32.
Instrukcje podzielić można na grupy:



instrukcje przesyłania danych



instrukcje kontroli przepływu (porównania, skoki, pętle)



instrukcje arytmetyczne (stałoprzecinkowe, wykonywane
przez jednostkę arytmetyczno-logiczną oraz
zmiennoprzecinkowe, wykonywane przez koprocesor)



instrukcje operacji logicznych



operacje bitowe



pozostałe

Kodowanie instrukcji

Kodowaniem instrukcji zajmuje się kompilator
lub asembler podczas kompilacji programu.
Wynikowy kod maszynowy musi być zgodny z
zasadami kodowania instrukcji IA-32. Rozkazy
koduje

się

w

postaci

ciągów

zerojedynkowych. W architekturze IA-32
rozkazy są zmiennej długości, od 1 do nawet
kilkunastu bajtów, w zależności od rodzaju
rozkazu i typu argumentów.

Cykl rozkazowy

Procesor wykonuje instrukcje programu po kolei, zgodnie z ustalonym
schematem, zwanym cyklem rozkazowym.
Na cykl rozkazowy składa się kolejno:



pobranie rozkazu z pamięci



dekodowanie kodu rozkazowego



obliczenie adresu efektywnego argumentu



obliczenie rzeczywistego położenia danej w pamięci fizycznej



pobranie argumentu z pamięci



wykonanie rozkazu



zapisanie wyniku



wyznaczenie położenia następnego rozkazu (odpowiednia
modyfikacja rejestru EIP).

Współczesne procesory IA-32 stosują przetwarzanie potokowe, czyli
technologię polegającą na jednoczesnym wykonywaniu kolejnych
etapów cyklu dla sąsiednich rozkazów przez różne bloki funkcjonalne.

Producenci IA-32

W ciągu ponad 25 lat istnienia i rozwoju
architektury IA-32, powstało bardzo dużo
procesorów opartych i implementujących ją.
Wśród największych producentów takich
procesorów należy wymienić: Intel, AMD, VIA,
IBM, SiS, ATi, nVidia.