IA-32结构微处理器课件.pptVIP

在Intel80386以上的IA-32微處理器中，段寄存器擴展為六個（增加了兩個數據段寄存器FS和GS），每個段寄存器仍是16位的。但是在IA-32結構微處理器中，段基地址也是32位的，所以不能像8086那樣經過移位來形成，而是把16位的段寄存器內容作為選擇子，以它為索引從記憶體中找到包含32位段基地址的段描述符，以確定32位的段基地址。同樣，確定段內偏移量的寄存器也是32位的，故一個段最大可以達到4GB。在分段存儲模式，記憶體以稱為段的獨立地址空間組出現在程式中。當使用這種模式時，代碼、數據和堆疊典型地包含在不同段中。為了尋址段中的一個位元組，程式必須發出由段選擇子和偏移量組成的邏輯地址。段選擇子標識要訪問的段（由它確定32位的段基地址）而偏移量標識段地址空間中的一個位元組。運行在IA-32處理器上的程式能尋址多至16383個不同尺寸和類型的段，而每個段最大可以達到232位元組。從內部來說，在系統上定義的任一位元組的地址由段基地址和段內偏移量兩部分組成，這樣的地址稱為邏輯地址。在真正尋址時，要把邏輯地址映射至處理器的線性地址空間。為訪問一個存儲單元，處理器把每個邏輯地址轉換為線性地址（32位的段基地址與32位的段內偏移量相加產生32位的線性地址）。這種轉換對於應用程式是透明的。3.平面存儲模式平面存儲模式實質上是分段存儲模式的一種特例。當所有段寄存器的值相等並且全指向線性地址0（所有段的段基地址都為0）時，所有段都重合於同一個線性地址空間，這種不分段的存儲模式稱做平面存儲模式。如圖2-11所示。在平面存儲模式中，記憶體作為單個連續的地址空間，稱為線性地址空間。代碼（程式的指令）、數據和過程堆疊全都包含在此地址空間中，線性地址空間是以位元組尋址的，地址可以從0到232-1連續尋址。2.3.4基本的程式執行寄存器處理器為通用系統和應用程式編程提供了16個基本程式執行寄存器，如圖2-12所示。這些寄存器分組如下：(1)通用寄存器。這八個寄存器能用於存放運算元和指針。(2)段寄存器。這些寄存器最多能保持六個段選擇子。(3)程式狀態和控制(EFLAGS)寄存器。EFLAGS寄存器報告正在運行的程式的狀態，並且允許有限地（應用程式級）控制處理器。(4)指令指針(EIP)寄存器。EIP寄存器包含下一條要執行的指令的32位指針。通用寄存器八個32位通用寄存器EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP和ESP用於處理以下事項：(1)邏輯和算術操作的運算元；(2)用於地址計算的運算元；(3)記憶體指針。雖然所有這些寄存器都可用於存放運算元、結果和指針，但在引用ESP寄存器時要特別小心，ESP寄存器保持堆疊指針，通常不要用於其他目的。許多指令賦特定的寄存器以保持運算元。例如，串操作指令用ECX、ESI和EDI寄存器的內容作為運算元。當用分段存儲模式時，某些指令假定在一定寄存器中的指針相對於特定的段。80386通用寄存器的低16位直接映射至8086微處理器中能找到的寄存器組，並用寄存器名AX、BX、CX、DX、BP、SP、SI和DI引用，如圖2-13所示。這些16位寄存器中的前四個寄存器，即AX、BX、CX和DX，又可以分別作為AH、BH、CH和DH（高位元組）以及AL、BL、CL和DL（低位元組）8位寄存器引用。Intel80386微處理器的功能結構由6個能並行操作的功能部件組成，即匯流排介面部件、代碼預取部件、指令解碼部件、記憶體管理部件、指令執行與控制部件。這些部件按流水線結構設計，指令的預取、解碼、執行等步驟都由各自的處理部件並行處理。這樣，可以同時處理多條指令，提高了微處理器的處理速度。匯流排介面部件提供微處理器與外部環境的介面，在操作時對相應信號進行驅動，包括32位地址匯流排和32位數據匯流排。由於地址匯流排和數據匯流排是分開的，所以，最快能在兩個時鐘週期內從記憶體存取32位數據。顯然，具有32位運算元和尋址形式的指令在執行性能上得到增強。還提供了一些用於位處理的新指令。80386匯流排結構具有動態改變數據和地址寬度的能力，既支持16位也支持32位操作。記憶體管理部件MMU由分段部件和分頁機構組成。分段部件通過提供一個額外的尋址機構對邏輯地址空間進行管理，可以實現任務之間的隔離，也可以實現指令和數據區的再定位。80386微處理器也首次將分頁機制引