2011微机第2章-3.pptVIP

2.2 32位微处理器Pentium的先进技术 继8086后，Intel相继开发出了：80286，80386，80486，Pentium等X86系列微处理器。 2.2.1 80286 1. 80286微处理器 最大主频为20MHz，采用16条数据线和24条地址线。 80286有两种工作模式：实模式和保护模式。 实地址模式：80286直接访问内存的空间被限制在1M字节 没有任何硬件等级的存储器保护观念或多任务 机制 更多内存需要通过EMS或XMS内存机制进行映射 8086只有实模式一种方式。 或者说，后面的微处理器设置实模式是为了与8086兼容——已有大量的运行于8086下的软件——DOS等操作系统以及大量的应用软件 实模式兼容8086的全部功能，为8086写的软件在80286实模式下能够完全不用修改的运行。 保护模式： 80286可以直接访问16M字节的内存 具有异常处理机制，为多任务操作系统（Windows等）准备了条件 具有硬件等级的存储器保护功能，为多任务提供了条件 除此之外，它与8086相似。 继80286后，又开发出了80386，它将处理器从16位发展到32位，且具有指令流水线功能。 2.2.2. 80386微处理器 1. 基本特点 在80286的基础上，将CPU等数据从16位扩展到32位。 数据总线：32位 地址总线：32位，可寻址4GB内存空间 实现了高速缓存 具有3种工作模式： 实地址模式 保护模式 虚拟8086模式 80386兼容8086，80286指令，在实地址模式下能够运行8086的全部软件。 2 80386的体系结构 6个功能部件 指令预取部件 指令译码部件 执行部件 分段部件 分页部件 总线接口部件 3 80386的三种工作方式 80386有三种工作方式： 实地址方式(real address mode) 保护虚拟地址方式(protected virtual address mode)即保护方式 虚拟8086方式(virtual 8086 mode) （1） 实模式 与8086兼容 地址：段寄存器：偏移地址 例如指令地址 CS：IP 每段仍然是64KB 与8086相似，I/O空间 64KB。 80386如何进入保护模式？ 80386增加了四个32位寄存器：CR0,CR1,CR2,CR3 CR0的D0位——叫PE位（保护激活位），通过80386的指令来设置PE=1，进入保护模式。 80386复位后，PE=0，运行在实模式。 （2） 保护模式 实模式是模仿8086工作。保护模式下，CPU寻址内存的机制与实模式不同 ——它首先需要满足保护规则，然后才能进行寻址。 80386是多任务系统 保护规则——每个任务，分配一定的内存资源和对内存的读写权限，如果某个任务对内存的访问超过了分配给它的内存区域或超越了读写权限，CPU将拒绝这次访问，并给出告警。 保护模式下：线性地址= 段基地址+偏移地址。 在实模式下： 地址 = 段基地址×4+偏移地址 保护模式下，段寄存器仍然是16位，但它已不是段基地址，而是段选择子，通过它选择段描述符，从中接获得32位基地址。 在保护模式下，新的寄存器 全局描述附表寄存器GDTR 局部描述附表寄存器LDTR 中断描述附表寄存器IDTR 任务状态寄存器TR 原来的通用寄存器扩展为32位寄存器：EAX,EBX,ECX,EDX 标志寄存器EFLAGS有了更多的定义位 控制寄存器CR0,CR1,CR2,CR3被实际使用。 在保护模式下，段寄存器CS、DS、ES、SS的内容作为段选择子 ① 段选择子 段选择子被用于在描述符表中选择一个段描述符，再从描述符中获得32位的段基地址，该基址与32位的偏移地址相加，得到物理地址。 段选择子16位 ② 描述符表和描述符表寄存器在寻址过程中的作用 描述符表：RAM中设置的一个区间，在该区间存放有很多描述符。 描述符：为一个特定的数据结构，每个描述符占8个字节， G(Granularity)：粒度位。表示段的长度是以字节为单位还是以页为单位：0——字节；l——页。 D(Default)：表示缺省操作数的位数。当指令中没有明确操作数或偏移量的位数时，根据D位来确定：0——16位；1——32位。该位仅用于代码段描述符。 P(Present)：表示段是否存在于物理存储器中(0——不存在；1——存在)。 需要指出，在启用页功能的情况下，即使P为1，所描述的段也未必整个都在物理存储器中，可能该段的若干虚拟页面被安排在辅存中。