Лекция: Адресация.

Режим реальной адресации (Real Address Mode) или реальный режим работы процессора характеризуется тем, что в этом режиме возможна адресация только до 1 Мбайт с небольшим (64Кб), и процессор «не видит» остальную память компьютера. Почему? Разберем причины этого ограничения.

Оперативную память компьютера можно представлять в виде линейной последовательности пронумерованных байт. Логически в системе DOS память разбивается на сегменты размером по 64 Кбайт. В основной памяти компьютера, размер которой 640 Кбайт сегменты размещается следующим образом: 1-ый сегмент начинается с байта с номером 0, 2-ой – с байта с номером 16, 3-ий – с байта с номером 32 и т.д., то есть каждый последующий сегмент смещен на 16 байтов. На рисунке это можно изобразить так:

Физический адрес памяти формируется из двух частей: из адреса сегмента и адреса внутри сегмента (номер байта от его начала) –смещения: N сегмента*16 + смещение

Так как шина адреса в первых IBM компьютерах была 20-разрядная, то значение адреса никогда не перейдет границу 1 Мбайта (максимальное число из 20 бит – адрес сегмента) +64Кб (добавка получается за счет прибавления смещения к адресу сегмента) .

Так как DOS использует основную память ( 640 Кб), то остается неиспользуемой память от 1Мб до 1Мб+64Кб ( эта область памяти получила название High Memory Address – HMA, она равна 64 Кбайта и расположена сразу за 1 Мбайтом), хотя эта память доступна процессору в реальном режиме работы. В нее часто в DOS загружают драйверы или часть DOS ( команды config.sys) для освобождения основной памяти.

При вычислении физического адреса возможно возникновение переполнения, которое с 20-битной шиной адреса просто отсекается в старших битах. Это похоже на следующий пример: допустим в шине адреса 4 бита, тогда при добавлении 1 к адресу 1111 получится число 10000, а так как старший бит отсекается, то вместо 10000 получаем адрес 0000 (происходит «сворачивание памяти в кольцо» — эффект огибания памяти).

Защищенный режим адресации (Protected Address Mode).

В этом режиме процессор позволяет адресовать до 16 Мбайт физической памяти, через которые при ис­пользовании механизма страничной адресации могут отображаться до 1 гига­байта виртуальной памяти каждой задачи. Почему это стало возможным?

Начиная с 286 поколения компьютеров, адресная шина стала не 20 разрядной, как было в 086 компьютерах, а 24 разрядной. Шина адреса разрядностью 24 бита позволяет адресовать 16 Мбайт физичес­кой памяти, хотя в реальном режиме доступен только 1 Мбайт, начинающийся с младших адресов.

Для обеспечения полной программной совместимости с 8086 был введен специальный вентиль Gate A20, принудительно обну­ляющий 20-й бит адресной шины

. Для ускорения управления вентилем появились более быстрые способы, и в программе Setup (BIOS материнской платы) появился пункт Fast Gate A20 Option для которого возможны значения Enabled или Disabled. А также есть пункт Gate A20 Option, для которого возможны значения Normal (стандартный способ переключения вентиля Gate A20 – через контролер клавиатуры) и Fast (ускоренный способ переключения вентиля Gate A20 – иногда вызывает проблемы совместимости программного обеспечения)

Таким образом процессор может переключаться в реальный или защищенный режим работы.