Линейный аддресc? Умножение на 16, как это работает вообще и за чем в модели памяти, 32 бит, с 32 бит регистрами?

Question

[Даниил]

К примеру 20 бит адресное пространство, и 16 бит регистры, что бы получить линейный адрес 20 бит из 16 битных регистров, нужно A*16+B. Кто до этого извращения додумался? Там бесконечное число решений 16x+c=y. Можно бесконечное число Х и С подобрать что бы получить У. То есть разные значения сегментного регистра и смещения могут дать один и тот же линейный аддрес. В чем смысл. Это же путаница. Почему наоборот, умножают на 16, а не 4096(сдвиг на 12 бит) что бы как раз получился адрес 4 старших бита сегмент, и 16 битов смещение(и пускай он там дальше в физический преобразуется), и ни каких пересечений.
Или вот еще пример CS:IP определяет адрес следующей инструкции. То есть линейный адрес будет CS*16+IP, теперь подставим в CS 0x0500 а в IP 0xFFFF тогда сумма будет = 14fff, а теперь выполняем следующую команду, и получаем 5000,(ffff+1=0) очевидно что программа совершит не предвиденный переход не пойми куда.
Или что CS могут иметь только 4 старших бита не равными нулю?

Answer 1

[galaxy]

Вы побухтеть пришли?
Да, вот так это было устроено, сейчас, когда все это уже потеряло всякую актуальность, странно жаловаться. Вы еще не преставляете себе, на какие извращения шли, например, разработчики 8-битных игровых приставок.

теперь выполняем следующую команду, и получаем 5000,(ffff+1=0) очевидно что программа совершит не предвиденный переход не пойми куда

И? У вас код не поместился в сегмент, чьи это проблемы?
Код большого размера (> 65KB) разбивался по разным сегментам. Для переходов у Intel были разные виды jump'ов (far/near).

Comments

[Даниил]

Вот пример, я вообще не понимаю смысл. А это я читал в современных процессорах. к примеру адрес SS:IP почему он не просто берется 16 старших битов их на 16 сдвигают, и складывают с ip. И все вроде легко и понятно.
А тут же offset выходит на другой Территорию другого сегмента. В чем смысл, и как это используется.
А еще как правило, сегмент умноженный на 16 всю равно меньше IP или EIP в миллион раз. Так как там сколько не смотрел значения в районе 20h-30h. А в eip всегда под пару миллиардов.

[galaxy]

Даниил, ну здравствуйте, в современных процессорах в защищенном режиме сегментые регистры вообще не так используются.
В регистре лежит селектор (индекс в системной таблице) дескриптора сегмента памяти. Дексриптор - структура, которая описывает сегмент (базовый адрес, лимит, биты доступа + еще кое-чего). Базовый адрес добавляется к смещению в регистре (например, IP), чтобы получить линейный адрес. А потом еще этот адрес транслируется в физический через paging (механизм страничной адресации).
В x64, например, базовые адреса в сегментах всегда 0, а лимит не проверяется (т.е. они не используются де-факто для трансляции адресов, а только для таких вещей, как задание прав доступа, типа памяти - code/data и пр). Т.е. программируя под защищенный режим можно забить на сегментные регистры вообще: адресное пространство едино, а регистры пусть ОС сама настроит, как ей надо.

Answer 2

[VitalyChaikin]

Какая-то каша в ваших рассуждениях;
Есть адресное пространство скажем 1000 байт, а наш регистр адресации не может хранить такое большое число = 1000;
Тогда для того чтобы получить линейный адрес нам необходимы ДВА регистра; R1 и R2
Таким образом чтобы R1*(максимальное_число_которое_может_храниться_в_регистре + 1) + R2 >= 1000
{максимальное_число_которое_может_храниться_в_регистре = 15} от 0 до 15 может хранить байт поэтому умножение производится на 16
К адресу 1000 мы можем обратиться только ОДНИМ способом: R1 = Целое(1000 / 16) ; R2 = ОстатокОтДеления(1000 / 16)

Comments

[Даниил]

ну я так и думал что работает, но смотрю примеры и это далеко не так, типа R1 0-15 хранить, но на всех примерах это 16 битный регистр, которой будет складывается с 12 младшими битами регистра R1 образуя что-то сложно понимаемое.

Answer 3

[Mercury13]

У нас маленькие регистры и много памяти. То есть полный адрес задаётся регистровой парой, а не одним регистром. Можно сделать линейную адресацию, а можно сегментную. Объясню логику за сегментами.
1. У нас линейная адресация, и надо по какой-то причине прибавить единицу к адресу. Если нижний адрес переполнится, надо переносить эту единицу в верхний — то есть делать длинный сумматор, увеличивать регистровый файл, постоянно работать с парами регистров и эту пару никак нельзя заменить одним — машина по сути превращается в костыльную 32-битную.
2. Линейная адресация сильно усложняет загрузчики — им приходится обрабатывать так называемые relocations. Задан базовый адрес, и если загрузка случилась по другому. к определённым точкам в памяти надо прибавить разницу. В сегментной адресации этих relocations куда меньше: они задаются по сегментам, а не по точкам. (А в x64 для избавления от relocations ОЧЕНЬ МНОГО команд используют адресацию «от IP».)
3. Совместимость с Intel 8080. Он тогда широко применялся, и IBM пошла на хитрость: после небольшой переделки проги под 8080 работали и на их ПК. Сейчас COM — странная технология Windows, а раньше COM — это было расширение маленьких исполняемых файлов в один сегмент длиной.

Comments

[Даниил]

Вот вопрос, не могу понять, какая связь с виртуальной памятью.
Типа смотрите, вот Сегмент*16+Смещение Образуют линейный адрес, потом это адрес дальше дробится на номер страницы и смещение?
Или это устаревший способ, и сейчас уже сразу Сегмент указывает на номер страницы?

Я просто видел картинку л логический -> линейный адрес -> виртуальный -> Физический.
А можно ли выкинуть из этого преобразования Линейный адрес, ну вот это умножение на 16, И просто по Segment-у выбрать номер страницы?

[Даниил]

Вот типа CS:EIP что это за аддрес то есть CS*16+EIP, но CS почти всегда, сколько не дизассемблировал, равен в районе 10-30, то есть 20*16= 320 Это ничтожно малое число, А EIP вплоть до 2^32. И всегда подядка 01ааffbb+ и зачем прибавлять эти 320, получается что CS стал offset-ом.

[Mercury13]

Даниил, Сегменты — устаревшая практика, предназначенная для совместимости с 16-битным кодом. И я в ответе описал логику, которая стояла за 16-битным 8086 — а не 32-битным 386. В современном 32-битном коде не помню уже, когда кто-то забирался в эти сегменты. Но, насколько мне известно, эти самые сегменты оказались удобны для виртуализации.