Защищенный режим процессоров Intel 80286/80386/80486

5. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОРОВ I80386 И I80486

Появление следующей после i80286 модели процессора фирмы Intel - процессора i80386 - предопределило конец эры использования средними и некоторыми большими организациями крупных компьютеров класса IBM-360/370 (аналогами которых являются широко распространённые в нашей стране ЭВМ серии ЕС). По своим возможностям персональные компьютеры, выполненные на базе процессора i80386 сопоставимы, а в ряде случаев превосходят ЭВМ серии ЕС. И это ещё без учёта потребительских свойств и затрат на ремонт и обслуживание. Последняя на момент написания данной книги модель - процессор i80486 - обладает ещё большей производительностью.

Несмотря на значительные архитектурные отличия по сравнению с процессорами i8086 и i80286, процессоры i80386 и i80486 обеспечивают полную совместимость с программным обеспечением, разработанным для более ранних моделей процессоров. Процессор i80386 выполняет все программы, составленные для процессора i8086, и притом делает это значительно быстрее, чем сам i8086.

К сожалению, часто владельцы такой мощной техники, как персональные компьютеры на базе i80386 и i80486, не используют возможностей этих компьютеров даже наполовину. Работая в среде операционной системы MS-DOS с программами, подготовленными специально для этой операционной системы, вы будете использовать только режим совместимости процессоров i80386 и i80486, остальные преимущества новых процессоров (помимо более высокой скорости выполнения программ) будут вам недоступны.

Аналогичное можно сказать и об операционной системе OS/2 версий от 1.0 до 1.3. Эта операционная система рассчитана на процессор i80286. Разумеется, вы можете использовать OS/2 этих версий в компьютерах на базе i80386 или i80486, однако лучше приобрести OS/2 версии 2.0 или более старшей версии, ориентированной на использование архитектурных особенностей новых процессоров.

Какие же преимущества имеют процессоры i80386 и i80486 перед предыдущими моделями? Приведём только самые важные, на наш взгляд, особенности новых процессоров:

Высокое быстродействие, определяемое, в частности, высокой тактовой частотой (25 Мгц, 33 Мгц и даже больше).
Разрядность процессоров i80386 и i80486 составляет 32 бита (предыдущие модели от i8086 до i80286 были 16-разрядными). Увеличение разрядности процессора приводит к увеличению скорости выполнения программ, так как процессор способен за один машинный такт обработать больший объём информации.
Расширенный набор машинных команд и большое количество поддерживаемых процессором типов данных позволяют создавать более эффективные, более компактные программы, которые работают значительно быстрее ориентированных на 16-разрядные процессоры.
Новый механизм преобразования адресов, являющийся дальнейшим развитием механизма, использованного в процессоре i80286. Теперь процессор может рассматривать память как один или несколько сегментов, причём размер сегмента может достигать 4 гигабайт (4*2*30 байт). С другой стороны, страничная адресация позволяет организовать защиту памяти для каждой страницы. Размер страницы составляет 4 килобайта. Использование страниц значительно облегчает реализацию виртуальной памяти.
Помимо реального и защищённого режима работы, в процессорах i80386 и i80486 предусмотрен режим виртуального процессора 8086 (виртуальный режим), в который процессор может войти из защищённого режима. Виртуальный режим позволяет эмулировать процессор i8086, находясь в защищённом режиме. Это, в частности, даёт возможность в мультизадачной операционной системе организовать одновременное выполнение нескольких программ, ориентированных на процессор i8086.

Объём книги ограничен, поэтому мы не сможем подробно рассмотреть все особенности процессоров i80836 и i80486. Для полного описания потребовалось бы много сотен страниц. Но это и не является нашей целью. Все подробности при необходимости вы сможете узнать из литературы, список которой приведён в конце книги. Однако для практического использования многих преимуществ новых процессоров вам не потребуются подробные знания всех особенностей.

Это связано с тем, что реально вы будете работать в среде мультизадачной операционной системы или использовать иное программное обеспечение, которое окажет вам значительную помощь в составлении программ для защищённого режима. Если же ваша область интересов связана с разработкой операционных систем защищённого режима для процессоров i80386 или i80486, вам не обойтись без толстых руководств по процессорам, поставляемых фирмой Intel.

Итак, мы сконцентрируем внимание на практическом использовании самых важных особенностей процессора i80836. И первое, с чего мы начнём - это механизм преобразования адресов в процессоре i80836.