计算机组成与课件北大202-x86体系结构

本节x86体系结构·慕计算机组制作人8086,8088,80186,1680386,80486,PentiumPro/II/III/4,Core,321985年Am386,Am486,AM5x86,K6,Cyrix5x86;VIATransmetaCrusoe,Opteron,Athlon64Phenom,Phenom642003年Pentium4Prescott,Core2Corei3/i5/i7VIA 8086的主要特①内部的通用寄存器为16③对外有16根数据线和20③物理地址的形成采用

地址总线20- 数据总线16-微型计算机的早期代表：IBM1981年，IBMPC5150诞 8088CPU，主频4.77MHz，内存 8088CPU，1979 的简化版本，主区别是数据总线只有8位宽 80286的主要特地址总线扩展到24位，可寻址16MB的内存空*例如，每个段仍为64KB，严重限制软件规为保持兼容，保留了8086的工作模式，被称为“实模加 实模

模13.4万个晶体实模式（Real”实模式，又称“实地址模式” 及以上的微处理器采用系统初始化程序在实模式下运行，

8086,8088,80186,1680386,80486,PentiumPro/II/III/4,Core,321985年Am386,Am486,AM5x86,K6,Cyrix5x86;VIATransmetaCrusoe,Opteron,Athlon64Phenom,Phenom642003年Pentium4Prescott,Core2Corei3/i5/i7VIA 80386的主要特80x86系列中的第一款32位微处理地址总线扩展到32位，可寻址4GB的内存空实模 保模

主频保护模式（Protected保护模式，可简写为80386及以上的微处理器的主要工作模支持设 支 指令的执 可 4GB的物 引入了虚 器的概

保护模式让操作系统加强了对应用软件的控制，使得系虚拟8086模式（Virtual8086虚拟8086模式，又称“V86模式V86模式实际上是保护模式下一种特殊工作状可寻址的内存空间为 偏移”的寻址方对中断/异常的响应处从加电启动或复位到操作系统和应从加电启动或复位到

8086程加 实模

设置

任务切 模式中断、异

*注：PE即“保护模式允许”，是80x86控制寄存器CR0中的控制8086,8088,80186,1680386,80486,PentiumPro/II/III/4,Core,321985年Am386,Am486,AM5x86,K6,Cyrix5x86;VIATransmetaCrusoe,Opteron,Athlon64Phenom,Phenom642003年Pentium4Prescott,Core2Corei3/i5/i7VIA注 IA-64是独立于x86的一种新的体系结构，不兼容IA-AMDOpteron（2003年Opteron的主要特x86扩展到64位的第一款微处理可 高于4GB 兼容32位x86程序，且不降低性

64

主频

Long64-bitmode64Compatibility64LegacyProtected32位或16虚拟8086模Virtual808632位或16Real16

16 8

数据寄存器，共有4均为16位寄存

指针和变址寄存器，共有4个均为16位寄存SI和DI

16 8stack(stack)base(堆栈)基址指针寄存sourcedestination标志状态标志反映CPU的工作状控制标志对CPU的运行起特定控制作

16 8

32 16 8

说

寄存器模标志寄存器31…21 01Pentium/Pentium位位位位位位位位32 16 864 指令指针寄存器IP（Instruction当CPU从内存中取出一个指令后，IP

16 8寻址范围：220=1M段寄存器（Segment 代码段寄存器（CodeSegment）数据段寄存器（DataSegment）附加段寄存器（ExtraSegment）堆栈段寄存器（Stack

16 8

段基值（16位段寄段基值（16位

偏移量（16位程序中偏移量（16位=段基值×16+偏移1M字节的段，每段最长64K字节，可以用1M字节的段，每段最长64K字节，可以用空间分成许多逻辑代码或数据 器中的具体物位置，从而简 资源的管器各个逻辑段在实际空间中可以完全分开，也可以部分，甚至各个逻辑段在实际空间中可以完全分开，也可以部分，甚至逻辑段

实模式CS:IP保护模式

32 16 寻址范围：232=4G字节单 保护模式下，段基址不在CS中，而是在内存字节字字节字节字节字节字节字节字节字节址其权址段界描述符…描述符描述符低地

GDT：全局描述符GDTR：全局描述符的地址寄存GDT可在系统中的任何存