第11章8086到奔腾

80X86和Pentium PentiumII系列各个成员的概况 80X86的三种工作模式及寻址原理 80386的内存分页管理机制 80386具有保护功能的指令 了解80X86和Pentium PentiumII系列各成员的基本特点 掌握80X86的三种工作模式 实模式 保护模式及虚拟86模式 及寻址原理 掌握80386的内存分页管理机制 了解80386具有保护功能的指令 12 180X86和Pentium PentiumII系列各个成员概况 一 8086和8088 二 80286微处理器 三 80386微处理器 四 80486微处理器 五 Pentium处理器 六 PentiumPro处理器 七 PentiumII和PentiumIIXeon微处理器 2001年 Intel推出64位和128位宽的数据总线微处理器 Merced 包含128个通用整数寄存器 128个浮点寄存器 64个判定寄存器和多个执行部件 为软件提供了充足的硬件资源 12 280X86的三种工作模式及寻址原理 一 实地址模式 386增加了四个控制寄存器CR0 CR1 CR2 CR3 这些控制寄存器均为32位 主要用于保护模式和分页管理 CR0的第0位称为PE位 保护激活位 在实模式下 PE 0 当用指令使PE 1时 进入保护模式 二 保护模式 在保护模式下 仍然使用偏移地址访问位于存储器段内的信息 但是 保护模式下的段地址不再像实模式那样由段寄存器提供 1 选择子和描述符 1 选择子 在保护模式下 段寄存器作为选择子从全局描述符表或局部描述符表中选择8192个描述符中的一个 选择子 从8192个全局描述符或者8192个局部描述符中选择一个描述符 213 8192 2 描述符表和描述符 a 描述符表 b 描述符 每个描述符长8个字节 其格式如下图 c 描述符的种类 位于全局描述符表中的描述符为全局描述符 它包含适用于所有程序的段定义 而局部描述符通常用于惟一的应用程序 3 描述符寄存器 2 寻址原理 1 全局任务寻址 装入段寄存器中D2位数据TI 0时 表明是一次全局任务寻址 步骤 为加快每次寻址的速度 CPU内设置了若干个描述符高速缓冲器 当一个新的段号放入段寄存器时 CPU就访问一个描述符表 并把描述符装入描述符高速缓冲器中 这个描述符一直保存在此处 并在访问存储器段时使用 直到段号再次变化 这就允许CPU重复访问一个内存段时 不必每次都去查询描述符表 以提高寻址速度 2 局部任务寻址 TI 1时 为局部任务寻址 这时GDTR仍然存放有全局描述符表的基地址 这个基地址加上由LDTR构成的位置 找到表中某一个系统描述符 该系统描述符中含有LDT的基地址和界限 设DS 0000000000001100 000CH 步骤 为加快速度 由选择子找到系统描述符之后 CPU将系统描述符内的局部描述符表的基地址 界限和访问权限装入CPU内的LDTR高速缓冲器中 另外 在得到局部段描述符之后 CPU也将其放入描述符高速缓冲器中 并将其一直保存到下一次局部描述符改变之前 三 虚拟86模式 在保护模式下执行指令IRETD 则进入虚拟86模式 虚拟86模式内存寻址与实模式相同 不用描述符 每个任务最大的寻址空间为 1MB 64KB 16B 三种工作模式的切换 13 380386的内存分页管理机制 一 线性地址 例如 程度要访问20000000H 200003FFH的线性地址区域 但物理存储器只存在12000000H 120003FFH的页 则通过分页可以将存在的物理页赋给线性地址区域 例 线性地址20000000H 二 页目录表和页表 页目录表和页表都有1024个项 每项占4个字节 共占4096个字节 每页亦占4096个字节 三 分页机制 在分页方式下 页目录表本身的基地址保存在控制寄存器CR3中 该基地址起始于任意4KB的边界 虚拟86模式也启用了386的分页功能 由于虚拟86模式下任务的寻址范围是1MB 64KB 16B 故线性地址的31 21位全为0 剩下低21位 20 0 对应1MB 64KB