Блок формирования адресов.

Для того, чтобы получить доступ к ячейке оперативной памяти компьютера, необходимо, чтобы оперативная память получила от процессора адрес этой ячейки. Адреса для оперативной памяти передаются в компьютере по системной шине.

Системная шина – это система электрических проводников, по которым передаются данные и адреса между устройствами компьютера в форме двоичных кодов.

Адреса ячеек памяти, передаваемые по системной шине, нумеруют все ячейки, начиная с 0 и называются физическими адресами.

Физические адреса – это уникальные адреса для каждой ячейки оперативной памяти, формируемые процессором и передаваемые по системной шине.

Блок формирования адресов преобразует относительный адрес ячейки памяти, сформированный в регистре IP, в физический адрес и передает физический адрес на системную шину компьютера.

Рассмотрим алгоритм этого преобразования:

Предположим начальный адрес сегмента команд представлен в шестнадцатеричном коде и имеет значение 1E22H. Начальный адрес сегмента команд размещается в регистре CS = 1E22H. Начальный адрес сегмента имеет размерность 16 бит, т.е. 2 Байта.

Предположим, что текущая команда программы размещается в сегменте команд, в ячейке с относительным адресом 14H. Относительный адрес текущей команды размещается в регистре IP = 14H. Относительный адрес имеет размерность 16 бит, т.е. 2 Байта.

Начальный адрес сегмента поступает в блок формирования адреса, где к нему добавляются 4 нулевых бита справа. Четыре нулевых бита могут быть представлены0000B = 0H. В результате будет получен расширенный адрес 1E220H. Расширенный адрес имеет размерность 20 бит.

Расширенный адрес и относительный адрес поступают на сумматор адресов, который выполняет арифметическое сложение этих адресов.

Полученная сумма 1E234H и будет являться физическим адресом ячейки оперативной памяти, в которой находится текущая команда программы.

Рассмотрим цикл работы процессора по выполнению одной команды:

Физический адрес передается процессором на системную шину и по ней доходит до оперативной памяти. Оперативная память, получив физический адрес ячейки, открывает эту ячейку. Команда программы, которая находится в открытой ячейке, передается на системную шину и по ней поступает в процессор. Процессор, получив команду из оперативной памяти, выполняет эту команду. После выполнения команды, содержимое счетчика команд увеличивается и формируется новый относительный адрес. Относительный адрес преобразуется в физический адрес и передается на системную шину. Начинается новый цикл работы процессора по выполнению следующей команды.

Кэш-память.

Кэш – это внутренняя оперативная память процессора, предназначенная для хранения фрагментов компьютерных программ и часто используемых процессором данных.

После загрузки в кэш блока команд из оперативной памяти, процессору нет необходимости передавать физический адрес на системную шину для получения команды из оперативной памяти. В этом случае процессор получает команды прямо из своего кэша. При этом сокращается время на выполнение одной команды, что приводит к повышению быстродействия процессора. Поэтому, чем больше размер кэш-памяти у процессора, тем выше производительность процессора.