Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86

Włodzimierz Stanisławski, Damian Raczyński

Uzyskaj dostęp

ISBN/ISSN:

978-83-01-16383-9

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2010

Liczba stron:

680

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

Stanisławski, Włodzimierz; Raczyński, Damian. Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86. Red. . Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010, 680 s. ISBN 978-83-01-16383-9

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A1 Stanisławski, W.

A1 Raczyński, D.

T1 Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86

PB Wydawnictwo Naukowe PWN

PP Warszawa

YR 2010

SN 978-83-01-16383-9

Bibliografia BibTex:

@Book{ 2316, author = "Stanisławski, Włodzimierz and Raczyński, Damian", editor = "", title = "Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86", publisher = "Wydawnictwo Naukowe PWN", year = "2010", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-16383-9" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU - Stanisławski, Włodzimierz

AU - Raczyński, Damian

ED -

TI - Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86

PB - Wydawnictwo Naukowe PWN

CY - Warszawa

PY - 2010

SN - 978-83-01-16383-9

ER -

Netografia (standard APA):

Stanisławski, Włodzimierz; Raczyński, Damian. Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86 [baza danych online] Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010 [dostęp: 23 07 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/programowanie-systemowe-mikroprocesorow-rodziny-x86-wlodzimierz-stanislawski-2316.

informatyka, programowanie, mikroprocesory

Książka stanowi podręcznik akademicki wprowadzający w zagadnienia tworzenia oprogramowania systemowego, w tym systemów operacyjnych. Autorzy prezentują praktyczne podejście do omawianego tematu. Do książki dołączona jest płyta CD Istotną wartość s...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-16383-9

DOI:

Wydawnictwo:

Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania:

2010

Liczba stron:

680

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Wprowadzenie12
1.1. Model procesorów rodziny x86 w trybie rzeczywistym18
1. Architektura procesorów rodziny x8618
1.1.1. Rejestry procesora19
1.1.2. Segmentacja pamięci w trybie rzeczywistym20
1.1.3. Tryby adresowania23
1.1.4. Segmenty programowe25
1.2. Model procesorów rodziny x86 w trybie chronionym27
1.2.1. Segmentacja pamięci w trybie chronionym29
1.2.2. Tryby adresowania w 32-bitowym trybie chronionym33
1.3. Obsługa przerwań i wyjątków35
1.3.1. Typy przerwań35
1.3.2. Obsługa przerwań i wyjątków w trybie rzeczywistym37
1.3.3. Obsługa przerwań i wyjątków w trybie chronionym39
2.1. Składnia programu44
2. Podstawy programowania procesorów rodziny x86 w trybie rzeczywistym44
2.1.1. Identyfikatory44
2.1.2. Liczby całkowite45
2.1.3. Znaki alfanumeryczne i teksty45
2.1.4. Format linii programu45
2.1.5. Dyrektywy asemblera definiujące dane46
2.2. Instrukcje przesłań danych oraz operacje arytmetyczne48
2.2.1. Instrukcje przesłań danych49
2.2.2. Instrukcje dodawania i odejmowania51
2.2.3. Dodawanie i odejmowanie liczb dziesiętnych w kodzie BCD52
2.2.4. Instrukcje mnożenia55
2.2.5. Instrukcje dzielenia55
2.2.6. Mnożenie i dzielenie liczb dziesiętnych w kodzie BCD56
2.2.7. Zmiana rozmiaru liczby57
2.3. Instrukcje skoków i pętli58
2.3.1. Skoki bezwarunkowe bezpośrednie58
2.3.2. Skoki bezwarunkowe pośrednie59
2.3.3. Instrukcje porównania i skoków warunkowych60
2.3.4. Instrukcje pętli62
2.4. Operacje logiczne64
2.4.1. Instrukcje operacji logicznych65
2.4.2. Instrukcje przesunięć66
2.5. Reprezentacja danych67
2.5.1. Skalarne typy danych68
2.5.2. Rekordy i operacje na danych upakowanych74
2.5.3. Zbiory77
2.5.4. Tablice79
2.5.5. Struktury82
2.6. Dynamiczne struktury danych84
2.6.1. Teksty84
2.6.2. Listy91
2.7. Stos97
2.7.1. Sprzętowe wykorzystanie stosu podczas realizacji instrukcji CALL adres100
2.7.2. Podprogramy102
2.7.3. Przekazywanie parametrów do podprogramów103
2.7.4. Dane lokalne podprogramów107
2.8. Programowanie zmiennoprzecinkowej jednostki arytmetycznej108
2.8.1. Architektura108
2.8.2. Instrukcje przesłań111
2.8.3. Instrukcje operacji arytmetycznych112
2.8.4. Instrukcje porównania113
2.8.5. Instrukcje obliczania wartości niektórych funkcji przestępnych115
2.8.6. Instrukcje sterujące116
2.8.7. Odwrotna notacja polska (ONP) i jej zastosowanie w obliczeniach numerycznych117
2.8.8. Przykładowe programy obliczeń numerycznych119
2.9. Makropolecenia123
2.9.1. Język makropoleceń123
2.9.2. Bloki powtórzeń124
2.9.3. Definiowanie i wywoływanie makropoleceń126
2.10. Podstawowe operacje we/wy w systemie operacyjnym DOS131
2.10.1. Zakończenie programu131
2.10.2. Wyprowadzanie tekstu na monitor ekranowy131
2.10.3. Wprowadzanie tekstu z klawiatury133
2.10.4. Wyprowadzanie liczb na monitor ekranowy135
2.10.5. Podstawowe operacje plikowe136
2.10.6. Wybrane usługi BIOS-u147
3.1. Podstawowa struktura programu157
3. Przegląd kompilatorów asemblera157
3.2. Sposób kompilacji163
3.3. Operacje na zmiennych164
3.4. Deklaracje tablic166
3.5. Procedury166
3.6. Deklaracje i dostęp do struktur danych168
3.7. Makropolecenia173
3.8. Kompilacja warunkowa176
4. Praca procesorów rodziny x86 w trybie chronionym186
4.1. Przełączenie procesora do trybu chronionego187
4.2. Obsługa przerwań i wyjątków w trybie chronionym196
4.3. Wykorzystanie pamięci rozszerzonej w trybie chronionym198
4.4. Przełączanie zadań204
4.4.1. Pseudonimy deskryptorów213
4.4.2. Przełączanie zadań z wykorzystaniem furtki zadania214
4.5. Przełączanie zadań inicjowane przerwaniami sprzętowymi216
4.5.1. Programowanie kontrolera przerwań w trybie chronionym216
4.5.2. Przełączanie zadań inicjowane przerwaniami sprzętowymi nr 0 i 1218
4.6. Separacja środowisk operacyjnych poszczególnych procesów oraz lokalne tablice deskryptorów223
4.7. Poziomy uprzywilejowania oraz funkcjonowanie systemu ochrony226
4.8. Zadania realizowane na różnych poziomach uprzywilejowania235
4.9. Wprowadzenie do 32-bitowego trybu chronionego236
4.10. Adresowanie w 32-bitowym trybie chronionym238
4.11. Obsługa klawiatury w trybie chronionym239
5.1. Przegląd algorytmów przydziału pamięci244
5. Stronicowanie pamięci operacyjnej244
5.1.1. Przydział pamięci oparty na blokach o stałym rozmiarze245
5.1.2. Dynamiczny przydział bloków245
5.1.3. Przemieszczane bloki pamięci246
5.2. Zasada stronicowania pamięci247
5.3. Elementy architektury procesorów rodziny x86 odpowiedzialne za stronicowanie250
5.3.1. Rejestry sterujące CR0, CR2, CR3, CR4254
5.4. Inicjowanie stronicowania257
5.5. Stronicowanie a wielozadaniowość260
5.6. Realizacja stronicowania dla całego dostępnego obszaru pamięci operacyjnej266
5.7. Stronicowanie jednopoziomowe z rozmiarem strony 4 MB269
5.8. Stronicowanie o rozszerzonym adresie fizycznym272
5.8.1. Stronicowanie z rozszerzonym adresem fizycznym i rozmiarem strony 4 KB (stronicowanie trójstopniowe)273
5.8.2. Stronicowanie z rozszerzonym adresem fizycznym i rozmiarem strony 2 MB275
5.8.3. PSE-36 - stronicowanie z rozszerzonym adresem fizycznym i rozmiarem strony 4 MB277
5.8.4. Analiza programu paging6.asm278
5.9. Mechanizm zarządzania przydzielaniem ramek - binarna mapa pamięci279
6.1. Zasada funkcjonowania pamięci wirtualnej285
6. Pamięć wirtualna285
6.2. Obsługa wyjątków nr 11 i 14288
6.2.1. Kod błędu dla wyjątku nieobecnego segmentu (nr 11)288
6.2.2. Kod błędu dla wyjątku braku strony (nr 14)290
6.3. Tablice zapamiętanych stron/segmentów292
6.3.1. Tablice zapamiętanych stron293
6.3.2. Tablice zapamiętanych segmentów294
6.4. Wybrane algorytmy zastępowania stron295
6.4.1. Algorytm FIFO296
6.4.2. Algorytm LRU296
6.4.3. Algorytm dodatkowych bitów odwołań296
6.4.4. Algorytm drugiej szansy296
6.5. Przykładowa implementacja stronicowania na żądanie297
6.4.5. Algorytmy rodziny buforowania stron297
6.5.1. Analiza programu paging3.asm299
7. Tryb zadań wirtualnych 8086306
7.1. Przełączenie procesora w tryb VM86307
7.2. Obsługa wyjątków i przerwań sprzętowych w procesie działającym w VM86309
7.2.1. Analiza programu v86\_0.asm313
7.3. Obsługa przerwań maskowalnych w trybie VM86316
7.3.1. Analiza programu v86\_1.asm318
7.4. Obsługa przerwań programowych321
7.4.1. Analiza programu v86\_2.asm324
7.5. Obsługa we/wy w VM86325
7.5.1. Analiza programu v86\_3.asm327
8.1. Podstawowe pojęcia z zakresu wielozadaniowości329
8. Wielozadaniowość329
8.1.1. Systemy wielozadaniowe przetwarzania wsadowego329
8.1.2. Systemy wielozadaniowe z podziałem czasu332
8.1.3. Systemy czasu rzeczywistego332
8.1.4. Zastosowanie systemów wieloprocesorowych333
8.1.5. Rola programu szeregującego333
8.2. Przegląd wybranych algorytmów szeregowania zadań336
8.2.1. Algorytm cykliczny338
8.2.2. Algorytm planowania priorytetowego opartego na zmiennym kwancie czasu339
8.2.3. Algorytm postarzania priorytetów340
8.2.4. Planowanie priorytetowe z użyciem kolejek wielopoziomowych342
8.2.5. Kolejki wielopoziomowe ze sprzężeniem zwrotnym344
8.3. Przykładowe implementacje wybranych algorytmów pracy programu szeregującego345
8.3.1. Implementacja algorytmu cyklicznego345
8.3.2. Analiza programu mult1.asm347
8.3.3. Implementacja planowania priorytetowego na zasadzie zmiennego kwantu czasu355
8.3.4. Implementacja planowania metodą postarzania priorytetów359
8.3.5. Implementacja planowania metodą wielopoziomowych kolejek zadań364
8.4. Synchronizacja procesów374
8.4.1. Sekcja krytyczna374
8.4.2. Synchronizacja procesów za pomocą blokowania przerwań376
8.4.3. Zmienne blokujące377
8.4.4. Semafory binarne (muteksy)379
8.4.5. Przykładowa implementacja semaforów binarnych380
8.5. Komunikacja międzyprocesowa385
8.5.1. Wymiana komunikatów386
8.5.2. Przykładowa implementacja wymiany komunikatów388
9. Start systemu396
9.1. System plików FAT12397
9.1.1. Tablica FAT12 - analiza wpisów i translacja adresów400
9.2. Program rozruchowy404
9.2.1. Instalacja programu rozruchowego w pierwszym sektorze dyskietki404
9.2.2. Implementacja programu rozruchowego406
10.1. Założenia funkcjonalne424
10. Przykładowa realizacja jądra wielozadaniowego systemu operacyjnego - system operacyjny DAMIANIX424
10.2. Zakres projektu425
10.3. Struktura systemu operacyjnego425
10.4. Funkcjonalność modułów systemu operacyjnego425
10.4.1. Moduł inicjalizacji426
10.4.2. Moduł pamięci428
10.4.3. Moduł wielozadaniowości430
10.4.4. Moduł przerwań433
10.4.5. Moduł dyskietki435
10.4.6. Moduł interpretatora436
10.4.7. Moduł systemu plików437
10.4.8. Moduł urządzeń437
10.4.9. Moduł ekranu439
10.4.10. Moduł kolejek440
10.4.11. Moduł sterty440
10.4.12. Moduł czasomierza440
10.5. Specyfikacja zewnętrzna441
10.4.13. Moduł usług441
10.4.14. Moduł wyjątków441
10.5.1. Interfejs z użytkownikiem441
10.5.2. Polecenia443
10.6. Instalacja systemu operacyjnego z plików źródłowych446
10.7. Format programów obsługiwanych przez system447
10.8. Mapa pamięci systemu operacyjnego448
10.9. Możliwe kierunki rozwoju449
Dodatki450
A1. Pliki załącznikowe452
Plik strukt.txt452
Plik gdt.txt453
Plik makra.txt453
Plik proc.txt466
Plik a20.txt468
Plik dane.txt471
Plik kod.txt472
Plik mult.txt473
Plik paging.txt481
Plik pm\_data.txt482
Plik pm\_exc.txt482
Plik pm\_idt.txt486
Plik proc32.txt486
Plik v86.txt488
A2. Podstawy trybu chronionego (programy z rozdziału 4)491
Program p0.asm491
Program task\_2.asm492
Program task\_3.asm494
Program task\_4.asm496
Program task\_5.asm499
Program task\_6.asm501
Program task\_7.asm504
Program task\_8.asm509
Program task\_9.asm516
Program task\_10.asm521
Program pm32bit.asm525
Program adr.asm529
Program sprzet1.asm534
A3. Stronicowanie i pamięć wirtualna (programy z rozdziału 5 i 6)546
Program paging1.asm546
Program paging2.asm548
Program paging3.asm556
Program paging4.asm563
Program paging5.asm566
Program paging6.asm567
Program paging7.asm571
A4. Tryb wirtualnych zadań 8086 (programy z rozdziału 7)579
Program v86\_0.asm579
Program v86\_1.asm584
Program v86\_2.asm590
Program v86\_3.asm595
A5. Wielozadaniowość (programy z rozdziału 8)602
Program mult1.asm602
Program mult2.asm608
Program mult3.asm613
Program mult4.asm619
Program mult5.asm631
Program mult6.asm643
B. Zestaw wybranych rozkazów asemblera dla procesorów x86656
Literatura674
Skorowidz675

Wprowadzenie

Pentium

PentiumPro

PentiumMMX

PentiumII

PentiumIII

Pentium4

EM64T

PentiumD

IntelCore2

Quad

procesora

Nazwa

1993

1995

1997

1999

2000

2003

2004

2006

2007

Rok

Maks.częstotliwość

taktowaniawMHz

1500

2200

3200

3000

200

233

266

500

Liczbatranzystorów

230

321

410

wmln.

3,1

5,5

4,5

8,2

32-bitowy,architektura

superskalarna

32-bitowy,udoskonalona

architekturawewnętrzna

32-bitowy,udoskonalony

Pentium,jednostkaMMX

PentiumPro+PentiumMMX

jednostkaSSE

udoskonalonapracapotokowa

64-bitowy,architekturax86-64

32-bitowy,2-rdzeniowyopartyna

Pentium4

32-bitowy,2-rdzeniowy

4-rdzeniowy

Uwagi

Wksiążcezawartopodstawowewiadomościdotyczącychzasadprogramowania

wjęzykuasemblerakomputerówPC.Programowaniekomputerównatakniskimpozio-

miewymagaodprogramistyrzetelnejwiedzyzzakresubudowyifunkcjonowaniapro-

cesorówrodzinyx86,architekturykomputerówPC,systemówoperacyjnych,aprzede

wszystkimdokładnejznajomościlistyrozkazówprocesora.Powodujeto,żeprogramo-

wanieniskopoziomowenienależydozadańłatwych.

Jednocześnietrzebazwrócićuwagę,żeumiejętnośćprogramowaniawjęzykuasem-

blerajestistotnazwłaszczadlastudentówkierunkuInformatyka.Wynikatozkilku

powodów.Popierwsze,umiejętnośćprogramowanianiskopoziomowegopozwala

lepiejzrozumiećfunkcjonowaniesystemówkomputerowych,wtymsprzętukompute-

rowegoorazsystemówoperacyjnych.Podrugie,programowaniewjęzykuasemblera

umożliwiatworzenieefektywnychprogramów,związanychprzedewszystkimzobsłu-

gąsprzętu.Potrzecie,rośnieznaczeniesystemówwbudowanych(ang.embeddedsys-

tems),któreczęstosąprogramowanewjęzykuasemblera,sąwięcpotrzebnispecjaliści

ztejdziedziny.

Wliteraturzepolskiejorazzagranicznejopracowanowielepodręcznikówzzakresu

podstawprogramowaniaprocesorówrodzinyx86wjęzykuasemblera.Wedługautorów

dopodstawowychksiążekwydanychwostatnichlatachnależyzaliczyć:

•

GaryS.,

Turboasembler.Bibliaużytkownika,LT&P

,Warszawa,2002.

•

HydeR.,

Asembler.Sztukaprogramowania,Helion,Warszawa,2004.

•

IrvineK.R.,

AsemblerdlaprocesorówIntel.Vademecumprofesjonalisty,Helion,

Warszawa,2003.

•

AbelP.,

ProgramowanieAsemblerIBMPC,ReadMe,Warszawa,2004.

•

WróbelE.,

Praktycznykursasemblera,Helion,Warszawa,2004.

Brak wyników

Programowanie systemowe mikroprocesorów rodziny x86

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra