微机原理 11

被寻址 单元
32位偏移地址
32位线性地址
无分页时的寻址
段寄存器的第三位TI=1



是一个局部任务。这时需要GDTR、LDTR、段寄存器一起找 到局部段描述符。 LDTR的高13位在GDT中获得一个描述符，该描述符的32位基 地址指示的是该任务的LDT的首地址（基地址），它的限长是 对应该任务的LDT的长度。 段寄存器的高13位从该LDT中选择一个段描述符
（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。
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，由开发出了80386，它将处理器从16位发展到32 位，且具有指令流水线功能。
DT(Deseriptor Type)：表示描述符类型：1——存储器 的段描述符，0——系统的段描述符／门描述符。 A(Accessed)：表示从上次该位被清0后，该段是否被访 问过(0——未被访问过，1——被访问过)。在物理存储器 中进行段的替换时要用到此位。例如，P=1、A=0的段表 示在存储器中且未被访问过，可以被替换掉。 TYPE：共包含3位，用来表示段的存取权等，如只能读、 只能执行、可读／可写等。这3位对于代码段和数据段的 含义有所不同，如下表所示。
数据段、堆栈段 代码段
TYPE
E ED 0 0 0 0 W 0 1 只读（禁止写） 读/写 E 1 1
TYPE
C R 0 0 0 1 只执行 执行/读
0
0
1
1
0
1
只读，向下扩展
读写，向下扩展
1
1
1 0
1 1
只执行，一致的代码段
执行/读，一致的代码段
· E：E=0表示数据段，E=1表示代码段。 · (Expansion Direction)：仅对数据段有意义。它指明段的 ED 地址范围在使用时是从基地址向高位地址方向扩展(ED=0)， 还是从段的最大偏移量处向低位地址方向扩展(ED=1)。对一 般数据段来说，ED位取0。对堆栈段来说，若采用下堆式(随 着入栈数据的增加，栈指针的值减小)，ED位应取1。目前PC 系列机的堆栈一般采用下堆式，故ED位取1。
物理存储器 RAM_GDT
物理存储器 RAM_LDT
物理存储器 RAM 基地址
基地址 限长 GDTR LDTR
描述符
属性 基地址 限长 GDTR
段寄存器 描述符
被寻址 单元
32位偏移地址
32位线性地址
无分页时的寻址


如果使用分页机制
物理地址
32位线性地址不直接作为物理地址 0 12 11 31 22 21 目录地址 页表地址 页内偏移地址
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 任务寄存器 TR 原来的通用寄存器扩展为32位寄存器：EAX,EBX,ECX,EDX

D15 段描述符索引DI

D3
D2 TI
D1 D0 RPL


DI——在段描述符表中检索描述符，描述符表可以有8192 个描述符 TI——描述符表指示标志，=0，从GDT检索，=1，从LDT 检索描述符 RPL——请求特权级，0~3级，3级最低。
② 描述符表和描述符表寄存器在寻址过程中的作用


（2）指令指针寄存器（EIP）和标志寄存器 （EFLAGS） EIP：32位指令指针寄存器 EFLAGS：32位标志寄存器各位定义如下：
（3）段寄存器和段描述符寄存器 实模式，段寄存器与8086相同， 保护模式，作为段选择子使用 （4） 控制寄存器 CR0 CR1——保留，不能使用 CR2——发生页异常时报告出错信息 CR3——保存页目录表的物理起始位置
线性地址 PG=0
PG=1 PG=CR0_D31
CR3:页表目录 CR3 基地址
物理地址
页表目录
页表
页表基地址
页面基地址
（3） 虚拟8086模式
是80386在保护模式下模仿8086工作的一种方式。 它可以模仿8086的工作，但这时它支持多任务，具有80386的全 部保护功能。 每个任务的寻址空间：1MB 相当于多个8086工作。
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，
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 3 5 7 P DPL DT
段长限 15~0 段基地址 15~0 TYPE A 段基地址 23~16 G D 0 段基地址 31~24
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位资料总线和24位位址总线。 80286有两种工作模式：真实模式和保护模式。
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。
6 指令流水线和地址流水线 1. 指令流水线构成： 总线接口部件 指令预取部件 指令译码部件 执行部件 2. 地址流水线组成 分段部件 分页部件 总线接口部件
3种地址： 逻辑地址：程序设计中给出的地址，它由段基地址、偏移地址 构成。80386程序，逻辑地址48位，低32位为偏移量，高16 位为选择子（16位段寄存器内容）。 一个逻辑地址，是由一个段标识符加上一个指定段内相对地 址的偏移量，表示为 [段标识符：段内偏移量]， 线性地址：也叫虚拟地址 ，对于有虚拟内存的系统中，将整个 虚拟空间统一编制，该地址就是线性地址。它还不是系统存 储器的实际地址（不是CPU地址线寻址的地址），往往比实际 的内存空间大很多。 如果没有虚拟内存，则线性地址就是物理地址。 物理地址：CPU地址线所给出的地址，它直接寻址内存。
· W(Writable)：仅适用于数据段，表示这个数据段是(W=1)否 (W=0)可被写入。该位为重要数据提供了写保护措施。
· C(Conforming)：仅适用于代码段。它表示段被一个较低特权 的程序(任务)所调用时，是(c=0)否(C=1)要改变CPL的值。如 果C=1，则该描述符所描述的段被称为“符合的代码段”(或 “一致的代码段”)，因为这个代码段被调用时，不需要改变 CPU的值。 · R(Readable)：仅对代码段有意义。它表示该代码段是(R=1) 否(R=0)可被读取。 当然，对程序段来说，通常都是“可执 行的”。R位取O可防止用户程序对存储器里的“目标程序代 码”做手脚。R位为0的描述符只能加载到CS的描述符寄存器； 而R位为l的描述符可加载到CS、DS、ES、Fs及GS的描述符寄 存器，此时，可以读取段内的数据(程序代码)。
CR0的含义：
（5）系统地址寄存器 系统地址寄存器有4个:
GDTR IDTR TR LDTR
全局描述符表寄存器 中断描述符表寄存器 任务状态寄存器 局部描述符表寄存器
（6）调试寄存器和测试寄存器 调试寄存器： DR0～DR7 测试寄存器：
测试命令寄存器：TR6 数据寄存器：TR7
32位CPU的调试寄存器 ：
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只有是模式一种方式。
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是模 式下能够完全不用修改的运行。
（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。

实地址方式和虚拟8086方式区别
单任务和多任务问题 寻址空间问题 内存划分问题
4 不同模式的切换
REST
实模式
保护模式 中 断 IRET指 令任务 转换
仿86模式
5 寄存器
（1）通用寄存器
8个32位通用寄存器， EAX EBX ECX EDX ESI EDI EBP ESP 可以作为16位寄存器使用，与8086，80286兼容， AX BX „ BP SP AX,BX,CX,DX可以作为8个8位寄存器使用。