Как осуществляется сброс и инициализация регистров IP и CS в процессоре при получении сигнала сброса (reset) при включении компьютера?

Как именно реализована эта функция на цифровой схеме в архитектуре x86?
  • 31 декабря 2024 г. 8:03
Ответы на вопрос 2
При получении сигнала сброса (reset) в архитектуре x86 процессор выполняет ряд действий для инициализации, включая обнуление регистров указателя команд (IP) и регистра сегмента кода (CS).

### Первоначальная инициализация при сбросе

1. **Получение сигнала сброса**: Когда система получает сигнал сброса, происходит сброс состояния процессора. Это может быть аппаратный сброс (например, нажатием кнопки сброса) или программный сброс.

2. **Состояние регистров**: В момент сброса регистры IP и CS устанавливаются в предопределенные значения:
   - **CS** установится в 0xF000.
   - **IP** установится в 0xFFF0.

   Таким образом, после сброса выполнение программы начнется с адреса 0xFFFF0 в памяти, который соответствует первому 16-битному адресу в области памяти, где находится начальный загрузчик (BIOS).

### Реализация на уровне схемы

На уровне цифровых схем в архитектуре x86 реализация сброса происходит следующим образом:

1. **Сигнал reset**: Когда поступает сигнал сброса, он обрабатывается логикой управления процессора. Этот сигнал может генерироваться различными источниками, например, от кнопки сброса на системной плате, или же по сигналу с материнской платы.

2. **Логика управления**: Внутри процессора существует логика, которая отвечает за обработку состояния сброса. Эта логика может быть реализована с использованием триггеров и мультиплексоров, которые для состояния сброса выбирают предопределенные значения для регистров.

3. **Операции сброса**:
   - Логика сброса (Reset Logic) устанавливает значение `CS` и `IP` в нужные значения. Это может осуществляться через комбинацию арифметических логических единиц (АЛЕ) и декодеров.
   - Различные внутренние регистры и флаги также могут быть обнулены или перезаписаны в процессе.

### Процесс загрузки

После завершения инициализации процессор начинает выполнять код по адресу, на который указывают регистры CS и IP. Этот код обычно находится в области BIOS, который загружает операционную систему или выполняет свои собственные задачи инициализации.

Таким образом, сброс и инициализация регистров IP и CS реализованы как через сигналы внешнего управления, так и через внутреннюю логику процесса выполнения в архитектуре x86.
1. Включается Intel ME, загружает свою прошивку из SPI флеш-памяти, инициализирует своё оборудование (внешние и внутренние PCIe шины, sideband, DMI), всё это происходит в мини-операционке внутри чипсета PCH 
2. Intel ME считывает модель CPU, находит соответствующий блок микрокода в FIT разделе флешки, проверяет его цифровую подпись и загружает в CPU, вероятно, по шине DMI
3. RISC-подобный микрокод запускается на CPU, в том числе в нем закодированы инструкции по инициализации режима процессора и начальные значения программного заполнения некоторых регистров. Часть регистров заполняется аппаратно - они выполнены "в кремнии" так, что когда на reset-domain, которому они принадлежат, приходит сигнал сброса, они устанавливаются в значение по умолчанию. Опционально могут быть программные или аппаратные "страпы", меняющие значение по умолчанию на другое, например, загрузка с резервного бутлоадера.
4. RISC Микрокод начинает парсить x86 команды и исполнять программный код, симулируя CISC архитектуру и обеспечивая конвейеризацию, hyper-threading и кучу всего другого

Это если очень и очень кратко, все подробности вам вряд ли кто расскажет, многое под NDA, многое сложно понять.
Похожие вопросы