INTEL 80286.doc

*INTEL 80286 内部寄存器都是16为的，独立的16位数据线，24根地址线。 80286有两种工作方式：即实地址方式快速的8086。虚地址保护方式-可寻址16MB的物理地址。 8086的汇编语言程序不经任何修改就可在80286上运行。 8086的结构按功能分为EU和BIU两大部份，而80286把BIU分为三个部分（AU地址单元 IU指令单元 BU总线单元） ，使得80286的这4个单元并行工作，加之总线单元中增加了已译码指令队列以及较8086高的时钟频率，80286的整体功能比8086高很多。 80286的内部寄存器 通用寄存器、指令指针寄存器、4个段寄存器在世地址方式下和8086一样；段寄存器在虚地址保护方式下存放的是与段基址有关的信息，此外，较8086增加了机器状态字、任务寄存器、及描述符寄存器等。1 标志寄存器FLAGS 13 12 NT IOPLOFDF IF TFSFZFAFPFCF其中IOPL I/O特权标志位（在保护方式下指明操作的级别0-3） NT 嵌套标志位 当前执行的任务正嵌套在另一任务中时NT=1,否则，NT=0 2.机器状态字TSEMMPPE TS 任务切换位。当两任务切换时，TS=1，切换完成TS=0.EM 协处理器仿真状态。EM=1表示系统要用软件来仿真协处理的功能。MP 监督协处理器位。MP=1协处理器工作，否则MP=0.PE 保护方式允许位。进入保护方使实PE=1.80286在实地址方式下工作时PE=0.3 任务寄存器TR存放当前正在执行的任务状态4 描述符寄存器（对程序员不可见）GDTR 全局表述符寄存器LDTR 局部描述符寄存器IDTR 中断描述符寄存器INTEL 8038680386时32位微处理器，支持32位地址和数据类型，CPU内部有存储管理部件，能实现分段和分页管理，能够寻址2 （32）即4GB物理地址，有4级保护功能，此外 ，流水线技术、高速缓冲存储器（CACHE）和高速总带宽大大的缩短了指令的执行时间。80386的内部结构分为中央处理部件CPU、存储管理部件MMU和总线管理部件BIU.中央处理部件由指令部件和和执行部件组成，指令部件有两个指令预取和已译码指令队列；执行部件含32位算术运算单元ALU,8个32位通用寄存器和一个64位桶型移位器。存储管理部件由分段部件和分页组成，存储器采用分段、分页结构，每页位4KB，程序或数据都以页位单位进入实存；每个段可包含多个页，最大容量位2（32）=4GB.一个任务可包含16K个段，可为每个任务提供16K*4GB的虚拟存储空间。80386的寄存器：通用寄存器、段寄存器、指令指针寄存器、系统地址寄存器、标志寄存器、控制寄存器、调试寄存器、测试寄存器。见P2891：通用寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DIEAXEBXECXEDXESPEBPESIEDI2.段寄存器 6个16位的选择器寄存器和6个64位的描述符寄存器，选择器寄存器在实地址模式下和8086相同，在保护虚地址方式下存放段选择字。3指令指针和标志寄存器 32位的EIP可寻址4GB的是存。4标志寄存器 较80286多定已了VM和RF VM 虚拟方式标志位。 VM=1表示工作在虚地址方式。 RF 恢复标志位。 RF=1表示下面的指令中所有故障都被忽略，当成功执行完每条指令时，RF被置位。5控制寄存器 CR0 CR1 CR2 CR3其中CR0的低16位为机器状态字 CR1 斩时没有定义 CR2存放最后一次发生页故障的线性地址。 CR3 页目录表的物理地址（低12位为零 使页目录表在页的整数边界上）6系统地址寄存器 GDTR IDTR LTDR TRGDTR 全局描述附表寄存器 存放32位的段基址和16位界限LDTR 局部描述附表寄存器 存放局部描述附表的段选择字IDTR 中断描述附表寄存器 存放中断描述附表的32位段基址位和16位界限 TR 任务描述符寄存器 存放任务状态表的16位段选择字。7调试寄存器 （DR0-DR7）为程序员提供8个调试（DEBUE）寄存器31 0线性断点地址0 线性断点地址1线性断点地址2线性断点地址3 保留 保留 断点状态 断点控制DR0DR1：DR0_DR3用来设置4个断点DR2DR3DR4： DR5DR6 ：保留断点状态 DR7： 设置断8.测试寄存器TR6 测试控制寄存器TR7 测试状态寄存器 测试命令寄存器，对RAM和相关联存储器进行测试 保留测试状态*80386和80486的地址总线和数据总线80386（要外加协处理低80387）和80486的对外数据和地址总线都时32位，要进行16位和8位数据传送DBUS CECECEA0A1CE ABUS(2-31) EB0-EB3 *32微处理器的工作方式1 实地址方式：原理同8086，能处理32位数据。2 保护方式：CPU可访问4GB的物理地址空间，虚拟存储空间可达4GB*16K,采用分段分页（可选）的存储管理、具有保护功能，能实现多任务和多用户的目的。 3虚拟8086方式：是一种具有保护功能又能执行8086代码的工作方式。 3种工作方式之间的转换见P294一、 实地址方式 32位微处理器加电复位后处于实地址方式，允许访问32位寄存器（图P295）A. 段的大小位16KB。B. 32位有效地址要小于0000FFFFH（只有A0-A19有效）。C. 存储器中系统初始化区为：FFFFFFF0-FFFFFFFFH; 中断向量表为：0000F-003FFH*32位微处理器的地址空间（逻辑空间（也叫虚拟空间）、线性空间、物理空间） 物理存储器：由地址总线宽度决定的存储器空间。 逻辑存储器（虚拟存储器）：程序占有的空间。 程序员编程实使用逻辑地址，不能直接指出物理存储器地址。32位微处理器可访问4GB的物理空间，每个任务最大可达2（46）字节（虚拟存储空间是程序占有的空间）。存储管理部件负责把虚拟地址转换位物理地址。1、 段部件将逻辑空间转换为32为的线性地址空间，不分页时，线性地址=物理地址。分页时，分页部件将线性地址转换为物理地址。 3 选择器寄存器中的高14位和描述符寄存器中的32位构成46位虚拟存储空间。虚拟存储器 程序 地址总线上的32位物理地址46位逻辑地址分段部件对逻辑地址进行变换。1 16位微处理器的变换（p297）2 32位微处理器的变换(p297) *描述附表(虚拟地址转换位物理地址的表) 描述符表寄存器中有描述附表寄存器的起始地址，描述附表中的描述符有8个字节组成，它包含段的起始地址、大小、和属性。CPU根据描述附表寄存器中描述符的起始地址和选择器寄存器中的高14位决定的描述符序号获得描述符的物理地址，从而获得段的起始地址。（见P298）。 其中描述符的物理地址=选择器寄存器中的高14位*8+描述附表的起始地址1） 32位微处理器要通过描述附表获得段的起始地址，8086的代码不包括描述符表，因此，保护方式下不能运行8086程序。2） 32位微处理器通过描述附表获得的段地址再加上偏移量就得到物理地址。段寄存器 要把虚拟地址变换位物理地址CPU要访问描述附表，这需要花费时间，在一定程度上影响了CPU的速度。 32位微处理器的段寄存器由16位的选择寄存器和64位的描述符寄存器构成，描述符寄存器有描述符表中的表述符的相关信息，访问描述符寄存器就等于访问了描述符表。属性12位16位选择器寄存器CS12位属性 32位段的起始地址 20位段的大小16位选择器寄存器DS例、 MOV AH, FS:BIANLIANG 虚拟地址(逻辑地址)FS:BIANLIANG，要通过访问FS描述符寄存器，获得段基址， 再加上偏移量就得到物理地址。 物理地址 FS 起始地址描述符 描述符的作用是描述段，它由8个字节组成（详见P299）1)20位记录段的大小：G=0 段的单位时字节，段的最大范围是1MBG=1 段的单位是4KB(页)，最大范围是4GB 保护方式 保护方式最主要的特点是支持多用户多操作系统，保护方式主要从特权级、存储器保护和分页管理几方面使各用户各操作系统间可靠安全运行。1 特权级及特权规则1） PL0PL3:在保护方式运行时分4个特权级，其中PL0的特权级最高。RPL-请求特权级，由选择器寄存器中的最低两位决定。DPL-特权级描述符，一个任务可访问的权限，由描述符的第5、6位决定。CPL当权特权级，指当前正在执行的任务的特权级，即正在执行代码的优先级，它由CS寄存器的最低两位来决定。EPL有效特权级，RPL和DPL.2) 计算机中保护体制的形成（图P301）3) 特权级规则（对不同任务之间的数据和过程的访问规则） A 存储在特权级为PL段中的数据，可由同级或更高特权级上执行的代码来访问。 B具有特权级为PL的代码段或过程可由统计或叫低的特权级的任务来调用。保护方式的寻址 以选择器寄存器中的高14位为索引，在描述符表中找到对应的描述符，描述负中的段基址再加上偏移量就得到物理地址。（P303）分页 分页是在保护方式下的另一种存储器管理方式，和分段不同，他把程序分成大小相同的页，他在分段的基础上把分段部件的得到的线性地址转换为物理地址，分页部件包括：页目录、页表、及页面CR2 存放最近一次发生页面故障的线性地址CR3 它存放页目录的物理起始地址。 分页部件把来自分段部件的线性地址进行转换（见P304）*线性地址的高10位为页目录的索引，共有1KB条，每条目录有4字节，页目录长4KB. 页目录中有页表的首地址，页表中有页的首地址。*线性地址的次高10位