Память и процессор

Среди устройств и узлов, входящих в состав компьютера, наиболее важными для выполнения любой программы являются оперативная память и центральный микропроцессор. В оперативной памяти хранится выполняемая программа вместе с принадлежащими ей данными; процессор выполняет вычисления и другие действия, описанные в программе.

Операционная система, загрузив программу, и при необходимости настроив ее для выполнения в той области памяти, куда она попала, сообщает процессору начальный адрес загруженной программы и инициирует процесс ее выполнения.

Процессор считывает из памяти первую команду программы, находит в памяти или в своих регистрах данные, необходимые для ее выполнения и, выполнив требуемую операцию, возвращает в память или, возможно, оставляет в регистрах результат своей работы (рисунок. 2.1).

Рисунок 2.1 – Взаимодействие оперативной памяти и процессора.

Выполнив первую команду, процессор переходит к следующей, и так далее до конца программы. Завершив программу, процессор не будет знать, что ему дальше делать, поэтому любая программа должна завершаться командами, передающими управление операционной системе компьютера.

Оперативная память компьютера представляет собой электронное устройство, состоящее из большого числа двоичных запоминающих элементов, а также схем управления ими. Минимальный объем информации, к которому имеется доступ в памяти, составляет один байт (8 двоичных разрядов, или битов). Все байты оперативной памяти нумеруются, начиная с нуля. Биты в байте нумеруют справа налево цифрами 0...7.

Двухбайтовое поле образует шестнадцатиразрядное машинное слово (Word), биты в котором нумеруются от 0 до 15 справа налево. Байт с меньшим адресом считается младшим.

Четырехбайтовое поле образует двойное слово (Double Word), а шестнадцатибайтовое – параграф (Paragraph). Таким образом, с помощью 16-разрядной шины данных можно передавать числа от 0 (во всех проводниках сигнал 0) до 65535 (во всех проводниках сигнал 1). Несмотря на то, что двоичная система обладает высокой наглядностью, она имеет существенный недостаток – числа, записанные в двоичной системе, слишком громоздки. С другой стороны, привычная для нас десятичная система слишком сложна для перевода чисел в двоичную систему счисления и обратно. Поэтому наибольшее распространение в практике программирования получила шестнадцатеричная система счисления.

Во всех микропроцессорах фирмы Intel правило записи многобайтных чисел следующее — младший байт находится по младшему адресу в памяти, старший байт — по старшему адресу.

Помимо ячеек оперативной памяти, для хранения данных используются еще запоминающие ячейки, расположенные в процессоре и называемые регистрами. Достоинство регистров заключается в их высоком быстродействии, гораздо большем, чем у оперативной памяти, а недостаток в том, что их очень мало - всего около десятка. Поэтому регистры используются лишь для кратковременного хранения данных. В режиме МП 86, все регистры процессора имеют длину 16 разрядов, или 1 слово. За каждым регистром закреплено определенное имя (например, АХ или DS), по которому к нему можно обращаться в программе.