微处理器基础知识【可编辑PPT】
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SP BP SI DI IP FLAGS
数据寄存器
通
用
堆栈指针
寄
指针寄存器 存
基址指针
器
源变址
变址寄存器 目的变址
指令指针
控制寄存器
标志
CS
代码段寄存器
SS
堆栈段寄存器
DS
数据段寄存器
段寄存器
ES
附加段寄存器
FS
GS
1．通用寄存器
⑴ 数据寄存器 ·四个16位寄存器：AX、BX、CX、DX。 ·八个8位寄存器：AH、AL、BH、BL、CH、CL、
32
4GB字节
实模式、保护模式
32
4GB字节
实模式、保护模式
36
64GB
实模式、保护模式
三种运行模式
从80386开始，Intel的CPU具有3种运行模式 ：实模式、保护模式和虚拟8086模式。CPU的3种 运行模式及其转换关系如图2-1所示。
Reset复位
实模式
LMSW指令、 修改CR0 Reset复位、修改CR0
Reset复位
保护模式
中断或异常 IRETD指令、任务转换
虚拟8086模式
1.实模式
CPU复位（Reset）或加电（Power On） 的时候以实模式启动，处理器以实模式工作 。在实模式下，内存寻址方式和8086相同， 由16位段寄存器的内容乘以16当做基地址， 加上16位偏移地址形成20位的物理地址。在 实模式下，所有的段都是可以读、写和可执 行的。
变址寄存器
指令指针 标志
控制寄存器
代码段寄存器 堆栈段寄存器 数据段寄存器 附加段寄存器
段寄存器
位
EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI EIP
31
CH CL AH AL AH AL AH AL
FLAGS
16 15 8 7 0
(AH) AX (AL)
(BH) BX (BL) (CH) CX (CL) (DH) DX (DL)
Intel80x86系列微处理器
CPU
数 据 总 地址总 线宽 度 线宽度
寻址 能力
工作模式
8086
16
8088
8
80286
16
80386SX
16
80386DX
32
80486DX
32
Pentium
64
20
1MB字节
实模式
20
1MB字节
实模式
24
16MB字节 实模式、保护模式
24
16MB字节 实模式、保护模式
2.2 程序可见寄存器组
程序可见寄存器组包括多个8位、16位 和32位寄存器，如图所示。阴影部分只对 80386（含80386）以上CPU有效。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通用寄存器 2．段寄存器 3．控制寄存器
8086~Pentium CPU程序可见寄存器组
位
EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI EIP
2.保护模式 在保护模式下，CPU提供了多任务、内存分段
分页管理和特权级保护等功能，这些功能是 Windows/Linux等现代操作系统的基石。如果没有 CPU的支持，操作系统的许多功能根本无法实现。 例如，在实模式下，应用程序可以执行任何的CPU 指令，读写所有的内存，DOS操作系统就不能控制 应用程序的行为，应用程序可以做任何事情，没有 任何限制。而在保护模式下，通过设置特权级和内 存的分段分页，应用程序只能读写属于它自己的内 存空间，而不能破坏其他应用程序和操作系统。
1.16位CPU——8086、8088、80286 2.32位CPU——80386、80486 3.准64位CPU——Pentium、PⅡ、PⅢ、PⅣ 4.64位CPU——Itanium
Intel 陆续推出的80x86系列处理器的性 能和功能越来越强。但是，从汇编语言程序 设计人员面对这些CPU的软件体系结构角度 来看，8086建立的实模式和80386建立的保 护模式模型到目前为止一直适用。因此，后 边介绍的实模式编程以8086为例说明，保护 模式编程以80386为例说明。
FLAGS
31
CH CL AH AL AH AL AH AL
16 15
87
(AH) AX (AL) (BH) BX (BL) (CH) CX (CL) (DH) DX (DL)
SP BP SI DI IP FLAGS
CS SS DS ES FS GS
0
数据寄存器
通
用
寄
堆栈指针
存
指针寄存器
器
基址指针
源变址 目的变址
DH、DL。 ·四个32位寄存器（386以上）：EAX、EBX、
ECX、EDX。
⑵ 指针寄存器
堆栈指针寄存器SP、ESP（386以上）
功能：存放当前堆栈段栈顶偏移量， 总是与SS堆栈段寄存器配合存取堆栈中 的数据。
实模式下不支持硬件上的多任务切换，所有 的指令都在同一个环境下执行。
保护模式下提供的主要功能有： 段的大小可以设置为4 GB，段内的偏移
量为32位。 特权级保护。 支持内存分页机制，支持虚拟内存。 支持多任务。
3.虚拟86模式
虚拟86模式是以任务形式在保护模式下 执行的，在CPU上可以同时支持由多个真正 的CPU任务和多个虚拟86任务。在虚拟86模 式下，CPU支持任务切换和内存分页。
实模式下没有特权级的概念，相当于所有的 指令都工作在特权级0，即最高的特权级。它可 以执行所有特权指令，包括读写控制寄存器CR0 等。Windows/Linux操作系统就是通过在实模式 下初始化控制寄存器、GDTR、LDTR、IDTR、TR 等寄存器以及页表，然后再通过置CR0的保护模 式位（PE位）为1而进入保护模式的。
微处理器基础知识
第2章 微处理器的基础知识
2.1 Intel公司80x86系列微处理器简介 2.2 程序可见寄存器组 2.3 存储器 2.4 PC机操作系统的发展 2.5 DOS内存布局 2.6 外部设备及I/O地址空间 2.7 汇编语言概述
2.1 Intel公司80x86系列微处理器简介
Intel公司80x86系列微处理器
自上世纪70年代开始出现微型计算机以来， CPU经历了飞速的发展，1971年，Intel设计成功了 第一片4位微处理器Intel 4004；随之又设计生产 了8位微处理器8008；1973年推出了8080；1974年 基于8080的个人计算机（PC）问世，Microsoft公 司的创始人Bill Gates为这种PC开发了BASIC语言 解释程序；1977年Intel推出了8085。自此之后， 又陆续推出了8086、80386、Pentium等80X86系列 微处理器。
数据寄存器
通
用
堆栈指针
寄
指针寄存器 存
基址指针
器
源变址
变址寄存器 目的变址
指令指针
控制寄存器
标志
CS
代码段寄存器
SS
堆栈段寄存器
DS
数据段寄存器
段寄存器
ES
附加段寄存器
FS
GS
1．通用寄存器
⑴ 数据寄存器 ·四个16位寄存器：AX、BX、CX、DX。 ·八个8位寄存器：AH、AL、BH、BL、CH、CL、
32
4GB字节
实模式、保护模式
32
4GB字节
实模式、保护模式
36
64GB
实模式、保护模式
三种运行模式
从80386开始，Intel的CPU具有3种运行模式 ：实模式、保护模式和虚拟8086模式。CPU的3种 运行模式及其转换关系如图2-1所示。
Reset复位
实模式
LMSW指令、 修改CR0 Reset复位、修改CR0
Reset复位
保护模式
中断或异常 IRETD指令、任务转换
虚拟8086模式
1.实模式
CPU复位（Reset）或加电（Power On） 的时候以实模式启动，处理器以实模式工作 。在实模式下，内存寻址方式和8086相同， 由16位段寄存器的内容乘以16当做基地址， 加上16位偏移地址形成20位的物理地址。在 实模式下，所有的段都是可以读、写和可执 行的。
变址寄存器
指令指针 标志
控制寄存器
代码段寄存器 堆栈段寄存器 数据段寄存器 附加段寄存器
段寄存器
位
EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI EIP
31
CH CL AH AL AH AL AH AL
FLAGS
16 15 8 7 0
(AH) AX (AL)
(BH) BX (BL) (CH) CX (CL) (DH) DX (DL)
Intel80x86系列微处理器
CPU
数 据 总 地址总 线宽 度 线宽度
寻址 能力
工作模式
8086
16
8088
8
80286
16
80386SX
16
80386DX
32
80486DX
32
Pentium
64
20
1MB字节
实模式
20
1MB字节
实模式
24
16MB字节 实模式、保护模式
24
16MB字节 实模式、保护模式
2.2 程序可见寄存器组
程序可见寄存器组包括多个8位、16位 和32位寄存器，如图所示。阴影部分只对 80386（含80386）以上CPU有效。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通用寄存器 2．段寄存器 3．控制寄存器
8086~Pentium CPU程序可见寄存器组
位
EAX EBX ECX EDX ESP EBP ESI EDI EIP
2.保护模式 在保护模式下，CPU提供了多任务、内存分段
分页管理和特权级保护等功能，这些功能是 Windows/Linux等现代操作系统的基石。如果没有 CPU的支持，操作系统的许多功能根本无法实现。 例如，在实模式下，应用程序可以执行任何的CPU 指令，读写所有的内存，DOS操作系统就不能控制 应用程序的行为，应用程序可以做任何事情，没有 任何限制。而在保护模式下，通过设置特权级和内 存的分段分页，应用程序只能读写属于它自己的内 存空间，而不能破坏其他应用程序和操作系统。
1.16位CPU——8086、8088、80286 2.32位CPU——80386、80486 3.准64位CPU——Pentium、PⅡ、PⅢ、PⅣ 4.64位CPU——Itanium
Intel 陆续推出的80x86系列处理器的性 能和功能越来越强。但是，从汇编语言程序 设计人员面对这些CPU的软件体系结构角度 来看，8086建立的实模式和80386建立的保 护模式模型到目前为止一直适用。因此，后 边介绍的实模式编程以8086为例说明，保护 模式编程以80386为例说明。
FLAGS
31
CH CL AH AL AH AL AH AL
16 15
87
(AH) AX (AL) (BH) BX (BL) (CH) CX (CL) (DH) DX (DL)
SP BP SI DI IP FLAGS
CS SS DS ES FS GS
0
数据寄存器
通
用
寄
堆栈指针
存
指针寄存器
器
基址指针
源变址 目的变址
DH、DL。 ·四个32位寄存器（386以上）：EAX、EBX、
ECX、EDX。
⑵ 指针寄存器
堆栈指针寄存器SP、ESP（386以上）
功能：存放当前堆栈段栈顶偏移量， 总是与SS堆栈段寄存器配合存取堆栈中 的数据。
实模式下不支持硬件上的多任务切换，所有 的指令都在同一个环境下执行。
保护模式下提供的主要功能有： 段的大小可以设置为4 GB，段内的偏移
量为32位。 特权级保护。 支持内存分页机制，支持虚拟内存。 支持多任务。
3.虚拟86模式
虚拟86模式是以任务形式在保护模式下 执行的，在CPU上可以同时支持由多个真正 的CPU任务和多个虚拟86任务。在虚拟86模 式下，CPU支持任务切换和内存分页。
实模式下没有特权级的概念，相当于所有的 指令都工作在特权级0，即最高的特权级。它可 以执行所有特权指令，包括读写控制寄存器CR0 等。Windows/Linux操作系统就是通过在实模式 下初始化控制寄存器、GDTR、LDTR、IDTR、TR 等寄存器以及页表，然后再通过置CR0的保护模 式位（PE位）为1而进入保护模式的。
微处理器基础知识
第2章 微处理器的基础知识
2.1 Intel公司80x86系列微处理器简介 2.2 程序可见寄存器组 2.3 存储器 2.4 PC机操作系统的发展 2.5 DOS内存布局 2.6 外部设备及I/O地址空间 2.7 汇编语言概述
2.1 Intel公司80x86系列微处理器简介
Intel公司80x86系列微处理器
自上世纪70年代开始出现微型计算机以来， CPU经历了飞速的发展，1971年，Intel设计成功了 第一片4位微处理器Intel 4004；随之又设计生产 了8位微处理器8008；1973年推出了8080；1974年 基于8080的个人计算机（PC）问世，Microsoft公 司的创始人Bill Gates为这种PC开发了BASIC语言 解释程序；1977年Intel推出了8085。自此之后， 又陆续推出了8086、80386、Pentium等80X86系列 微处理器。