第10章80X86技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

1、第10章80X86技術(shù)應(yīng)用發(fā)展Intel80X86Intel80X86處理器的發(fā)展（處理器的發(fā)展（1 1） Intel80386 32位微處理器位微處理器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線32位，地址總線位，地址總線32位位實(shí)地址模式、虛地址保護(hù)模式、虛擬實(shí)地址模式、虛地址保護(hù)模式、虛擬8086模式模式虛地址模式可尋址虛地址模式可尋址4GB(232)物理地址和物理地址和64TB(246)的的虛擬地址空間虛擬地址空間 Intel80486 32位微處理器位微處理器80386+80387+8KB的的Cache部分采用部分采用RISC技術(shù)、突發(fā)總線技術(shù)技術(shù)、突發(fā)總線技術(shù)使用時(shí)鐘倍頻技術(shù)使用時(shí)鐘倍頻技術(shù) Pentium

2、（奔騰）（奔騰） 32位微處理器位微處理器5級(jí)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、分支預(yù)測(cè)技術(shù)級(jí)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、分支預(yù)測(cè)技術(shù)64條數(shù)據(jù)線、條數(shù)據(jù)線、32條地址線條地址線常用指令硬件化，使用微程序設(shè)計(jì)常用指令硬件化，使用微程序設(shè)計(jì) Pentium MMX（多能奔騰）（多能奔騰） 32位位增加了增加了57條條MMX指令指令采用了采用了SIMD技術(shù)技術(shù) Intel80X86Intel80X86處理器的發(fā)展（處理器的發(fā)展（2 2） Pentium Pro（高能奔騰）（高能奔騰） 32位位64條數(shù)據(jù)線、條數(shù)據(jù)線、36條地址線條地址線實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)(亂序執(zhí)行亂序執(zhí)行) Pentium II（奔騰（奔騰2） 32

3、位微處理器位微處理器Pentium Pro + MMX雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu)雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu) Pentium III（奔騰（奔騰3） 32位微處理器位微處理器增加了增加了70條條SSE指令指令首次內(nèi)置序列號(hào)首次內(nèi)置序列號(hào) Pentium 4 32位微處理器位微處理器(非非P6核心結(jié)構(gòu)核心結(jié)構(gòu))超級(jí)管道技術(shù)超級(jí)管道技術(shù)增加了增加了144條條SSE2指令指令簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單ALU運(yùn)行在運(yùn)行在2倍的處理器核心頻率下倍的處理器核心頻率下 Itanium 64位微處理器位微處理器采用采用EPIC技術(shù)、技術(shù)、RISC技術(shù)和技術(shù)和CISC技術(shù)技術(shù)具有顯示并行功能具有顯示并行功能具有斷定執(zhí)行功能具有斷定執(zhí)行功能具有數(shù)據(jù)預(yù)裝的功

4、能具有數(shù)據(jù)預(yù)裝的功能采用三級(jí)高速緩存采用三級(jí)高速緩存 Intel Intel 微處理器發(fā)展圖微處理器發(fā)展圖現(xiàn)代微機(jī)發(fā)展的特點(diǎn)現(xiàn)代微機(jī)發(fā)展的特點(diǎn) 微處理器性能不斷增強(qiáng)微處理器性能不斷增強(qiáng) 微處理器支持芯片被高度集成微處理器支持芯片被高度集成 主板總線結(jié)構(gòu)發(fā)生改變主板總線結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 保持向上兼容性保持向上兼容性 微機(jī)主板結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化微機(jī)主板結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化10.1 8028610.1 80286的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) IntelIntel公司在公司在8080年代初推出了新的微處理器年代初推出了新的微處理器Intel Intel 8028680286，這是一種具有存儲(chǔ)器管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)的，這是一種

5、具有存儲(chǔ)器管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)的1616位微處位微處理器。理器。 8028680286芯片采用芯片采用6868引腳四列直插式封裝，時(shí)鐘頻率有引腳四列直插式封裝，時(shí)鐘頻率有8MHz8MHz和和10MHz10MHz兩種。兩種。 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：1 1CPUCPU內(nèi)部有內(nèi)部有4 4個(gè)處理單元，可并行工作個(gè)處理單元，可并行工作2 2支持存儲(chǔ)器管理和保護(hù)功能，存儲(chǔ)器管理功能可支持存儲(chǔ)器管理和保護(hù)功能，存儲(chǔ)器管理功能可實(shí)現(xiàn)在實(shí)地址和保護(hù)虛地址方式下訪問(wèn)存儲(chǔ)器，保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)在實(shí)地址和保護(hù)虛地址方式下訪問(wèn)存儲(chǔ)器，保護(hù)功能包括對(duì)存儲(chǔ)器的合法操作，對(duì)任務(wù)實(shí)現(xiàn)特權(quán)級(jí)保護(hù)。包括對(duì)存儲(chǔ)器的合法操作，對(duì)任務(wù)實(shí)現(xiàn)特權(quán)級(jí)保護(hù)。

6、3 3實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)管理 8028680286的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8028680286在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上比在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上比80868086增加了指令執(zhí)行部件增加了指令執(zhí)行部件(IU)(IU)，同時(shí)將，同時(shí)將80868086中的總線接口部件分成總線部件中的總線接口部件分成總線部件(BU)(BU)、地址部件、地址部件(AU)(AU)。 這樣，這樣，8028680286的的CPUCPU有四個(gè)獨(dú)立的處理元件：有四個(gè)獨(dú)立的處理元件：EUEU、AUAU、BUBU、IUIU，這，這四個(gè)部件并行地操作。四個(gè)部件并行地操作。 地址單元 AU 總線單元 BU 地址加法器 地址驅(qū)動(dòng)器 A23-0, BHE,

7、 M/IO 段基址 預(yù)取器 協(xié)處理器接口 段大小 總線控制 總線信號(hào) 偏移量加法器 段限檢查 總線緩沖器 D15-0 6 字節(jié)預(yù)取隊(duì)列 寄存器 ALU 指令譯碼器 控制器 3 條已被譯碼的指令隊(duì)列 執(zhí)行單元 EU 指令單元 IU 8028680286寄存器組寄存器組 8028680286具有具有1515個(gè)個(gè)1616位的寄存器組，可以分成三組：通用寄存器、位的寄存器組，可以分成三組：通用寄存器、段寄存器、狀態(tài)和控制寄存器。其中通用寄存器和段寄存器與段寄存器、狀態(tài)和控制寄存器。其中通用寄存器和段寄存器與80868086完全一樣，而狀態(tài)和控制寄存器中有完全一樣，而狀態(tài)和控制寄存器中有3 3個(gè)專用寄存

8、器，用來(lái)個(gè)專用寄存器，用來(lái)記錄或控制記錄或控制8028680286的某些狀態(tài)，包括狀態(tài)標(biāo)志寄存器的某些狀態(tài)，包括狀態(tài)標(biāo)志寄存器(F)(F)、指令指、指令指示器示器(IP)(IP)、機(jī)器狀態(tài)字寄存器、機(jī)器狀態(tài)字寄存器(MSW)(MSW)。 （1 1）指令指示器）指令指示器IPIP。這個(gè)。這個(gè)1616位的寄存器用來(lái)指出下一條要執(zhí)行位的寄存器用來(lái)指出下一條要執(zhí)行的指令偏移地址。的指令偏移地址。 （2 2）狀態(tài)標(biāo)志寄存器）狀態(tài)標(biāo)志寄存器F F。F F寄存器用來(lái)記錄算術(shù)或邏輯運(yùn)算類指寄存器用來(lái)記錄算術(shù)或邏輯運(yùn)算類指令操作結(jié)果的性質(zhì)，在進(jìn)行令操作結(jié)果的性質(zhì)，在進(jìn)行I/OI/O操作時(shí)，操作時(shí)，I/OI/O所

9、在的特權(quán)級(jí)，也由所在的特權(quán)級(jí)，也由F F寄存器來(lái)記錄。寄存器來(lái)記錄。 I/OI/O特權(quán)標(biāo)志特權(quán)標(biāo)志IOPL(IOPL(第第1212、1313位位) )：用來(lái)指定：用來(lái)指定I/OI/O操作時(shí)處于操作時(shí)處于0 03 3特特權(quán)級(jí)中的哪一級(jí)。權(quán)級(jí)中的哪一級(jí)。 嵌套任務(wù)標(biāo)志嵌套任務(wù)標(biāo)志NT(NT(第第1414位位) )：用來(lái)表示當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)是否嵌套在：用來(lái)表示當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)是否嵌套在另一個(gè)任務(wù)內(nèi)。當(dāng)另一個(gè)任務(wù)內(nèi)。當(dāng)NT=1NT=1時(shí)，表示當(dāng)前任務(wù)被嵌套于另一個(gè)任務(wù)中，時(shí)，表示當(dāng)前任務(wù)被嵌套于另一個(gè)任務(wù)中，執(zhí)行完該任務(wù)后，要返回到原來(lái)的任務(wù)中去。執(zhí)行完該任務(wù)后，要返回到原來(lái)的任務(wù)中去。 （3 3）機(jī)器狀

10、態(tài)字寄存器）機(jī)器狀態(tài)字寄存器MSWMSW。MSWMSW用來(lái)表示當(dāng)前處理器所處的狀用來(lái)表示當(dāng)前處理器所處的狀態(tài)，目前只使用了它的低態(tài)，目前只使用了它的低4 4位，其中一位用來(lái)使位，其中一位用來(lái)使CPUCPU進(jìn)入虛地址保進(jìn)入虛地址保護(hù)方式，其他三位則起控制協(xié)處理器接口作用，其中，護(hù)方式，其他三位則起控制協(xié)處理器接口作用，其中，PEPE為保護(hù)為保護(hù)方式允許位，用來(lái)啟動(dòng)微處理器工作方式，當(dāng)方式允許位，用來(lái)啟動(dòng)微處理器工作方式，當(dāng)PE=0PE=0，為實(shí)地址方，為實(shí)地址方式，式，PE=1PE=1，為虛地址方式。，為虛地址方式。 機(jī)器狀態(tài)寄存器機(jī)器狀態(tài)寄存器MSWMSW功能表功能表 當(dāng)執(zhí)行當(dāng)執(zhí)行RESETR

11、ESET后，后，MSWMSW被自動(dòng)置成被自動(dòng)置成FFF0HFFF0H，即將，即將8028680286置成實(shí)置成實(shí)地址方式。用地址方式。用LMSWLMSW和和SMSWSMSW指令可在實(shí)地址方式裝入和存儲(chǔ)指令可在實(shí)地址方式裝入和存儲(chǔ)機(jī)器狀態(tài)字存儲(chǔ)器的內(nèi)容。機(jī)器狀態(tài)字存儲(chǔ)器的內(nèi)容。 位 名稱 功能 0 PE 保護(hù)方式允許，把80286置于保護(hù)方式，并且除RESET外，不能被消除。 1 MP 監(jiān)督協(xié)處理器：允許WAIT指令引起“協(xié)處理器不存在異常?！?2 EM 仿真協(xié)處理器： 當(dāng)ESC指令允許仿真一個(gè)協(xié)處理器時(shí)， 將引起 “協(xié)處理器不存在異?！?。 3 TS 任務(wù)轉(zhuǎn)換：表示下一條若使用協(xié)處理器指令時(shí)，

12、將會(huì)引起異常，允許用軟件測(cè)試當(dāng)前協(xié)處理器處理的上、下文是否屬于當(dāng)前任務(wù)。 8028680286的實(shí)地址與虛地址保護(hù)方的實(shí)地址與虛地址保護(hù)方式式 1. 808261. 80826的實(shí)地址方式的實(shí)地址方式8082680826的實(shí)地址方式與的實(shí)地址方式與80868086工作方式基工作方式基本相同。為了和本相同。為了和80868086兼容，兼容，8082680826的的2424根地址線中只有低根地址線中只有低2020位位A A1919A A0 0有用，因此，在實(shí)地址方式可尋址空間為有用，因此，在實(shí)地址方式可尋址空間為1MB1MB。在實(shí)地址。在實(shí)地址方式中，方式中，8082680826保留了兩個(gè)固定的存

13、儲(chǔ)區(qū)域。在存儲(chǔ)器高端保留了兩個(gè)固定的存儲(chǔ)區(qū)域。在存儲(chǔ)器高端0FFFF0H0FFFF0H0FFFFFH0FFFFFH保留的是系統(tǒng)初始化區(qū)。在存儲(chǔ)器低端保留的是系統(tǒng)初始化區(qū)。在存儲(chǔ)器低端000000H000000H0003FFH0003FFH，存放的是中斷矢量表。，存放的是中斷矢量表。 2. 808262. 80826虛地址保護(hù)方式虛地址保護(hù)方式8082680826在實(shí)地址方式下操作只相當(dāng)于在實(shí)地址方式下操作只相當(dāng)于一個(gè)快速的一個(gè)快速的80868086，而在虛地址保護(hù)方式下操作才能充分發(fā)揮，而在虛地址保護(hù)方式下操作才能充分發(fā)揮8028680286的作用。的作用。 在虛地址保護(hù)方式中，在虛地址保護(hù)方

14、式中，8082680826用實(shí)地址方式的功能和存儲(chǔ)器管理、用實(shí)地址方式的功能和存儲(chǔ)器管理、對(duì)虛擬存儲(chǔ)器的支持以及對(duì)地址空間的保護(hù)合為一體，從而使對(duì)虛擬存儲(chǔ)器的支持以及對(duì)地址空間的保護(hù)合為一體，從而使8082680826能可靠地支持多用戶系統(tǒng)。在虛地址保護(hù)方式中，能可靠地支持多用戶系統(tǒng)。在虛地址保護(hù)方式中，8082680826的的2424根地址線根地址線A A2323A A0 0全被用上，因此，可直接尋址的地址空間范圍全被用上，因此，可直接尋址的地址空間范圍為為16MB16MB。8082680826通過(guò)集成在片內(nèi)的保護(hù)機(jī)構(gòu)，能給每個(gè)任務(wù)提供通過(guò)集成在片內(nèi)的保護(hù)機(jī)構(gòu)，能給每個(gè)任務(wù)提供最大可達(dá)最大可

15、達(dá)1000MB1000MB的虛擬存儲(chǔ)空間。的虛擬存儲(chǔ)空間。 虛擬地址保護(hù)方式的物理存儲(chǔ)器也是由兩部分組成的，即段基地虛擬地址保護(hù)方式的物理存儲(chǔ)器也是由兩部分組成的，即段基地址和段內(nèi)偏移量。段基地址是址和段內(nèi)偏移量。段基地址是2424位的，將段基地址和相應(yīng)特征集位的，將段基地址和相應(yīng)特征集合在一起形成一張表合在一起形成一張表描述符表，存放在存儲(chǔ)器的某一區(qū)域。描述符表，存放在存儲(chǔ)器的某一區(qū)域。于是，在虛地址保護(hù)方式下各段寄存器的內(nèi)容，不再是段基地址于是，在虛地址保護(hù)方式下各段寄存器的內(nèi)容，不再是段基地址而是一個(gè)參數(shù)，用這個(gè)參數(shù)從描述符表中取出相應(yīng)的描述符，就而是一個(gè)參數(shù)，用這個(gè)參數(shù)從描述符表中取出

16、相應(yīng)的描述符，就找到了段基地址，與找到了段基地址，與1616位偏移量相加形成了所要尋址單元的物理位偏移量相加形成了所要尋址單元的物理地址。地址。 10.2 8038610.2 80386的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) IntelIntel公司于公司于19841984年底推出高性能的年底推出高性能的3232位微處理器位微處理器Intel 80386Intel 80386，它是，它是8082680826的擴(kuò)充，從而形成由的擴(kuò)充，從而形成由80868086、8018680186、8028680286、8038680386組成的完整的組成的完整的8686系列。系列。 8038680386的最大特點(diǎn)是在的最大特點(diǎn)

17、是在CPUCPU芯片上集成了一個(gè)存儲(chǔ)器管芯片上集成了一個(gè)存儲(chǔ)器管理部件理部件(MMU)(MMU)，可對(duì)，可對(duì)2 24646的虛擬存儲(chǔ)空間和的虛擬存儲(chǔ)空間和4 4千兆字節(jié)千兆字節(jié)(2(23232) )的物理存儲(chǔ)空間進(jìn)行分段和分頁(yè)管理，段的最大的物理存儲(chǔ)空間進(jìn)行分段和分頁(yè)管理，段的最大空間為空間為4 4千兆字節(jié)。千兆字節(jié)。 8038680386的時(shí)鐘頻率有的時(shí)鐘頻率有16MHz16MHz和和20MHz20MHz兩種，每秒鐘可持續(xù)兩種，每秒鐘可持續(xù)執(zhí)行三四百萬(wàn)條指令，性能為執(zhí)行三四百萬(wàn)條指令，性能為8028680286的三倍，已超過(guò)許的三倍，已超過(guò)許多超級(jí)小型機(jī)的速度。多超級(jí)小型機(jī)的速度。 8038

18、680386的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8038680386邏輯上由六個(gè)功能部件組成：總線接口部件、代碼預(yù)取部邏輯上由六個(gè)功能部件組成：總線接口部件、代碼預(yù)取部件、指令譯碼部件、存儲(chǔ)器管理部件、執(zhí)行部件及控制部件。這件、指令譯碼部件、存儲(chǔ)器管理部件、執(zhí)行部件及控制部件。這六個(gè)功能部件采用流水線結(jié)構(gòu)，這樣可以同時(shí)處理多條指令，以六個(gè)功能部件采用流水線結(jié)構(gòu)，這樣可以同時(shí)處理多條指令，以減少程序?qū)嶋H執(zhí)行時(shí)間。減少程序?qū)嶋H執(zhí)行時(shí)間。 總線接口部件完成在總線周期內(nèi)對(duì)必要的信號(hào)線進(jìn)行控制。在其總線接口部件完成在總線周期內(nèi)對(duì)必要的信號(hào)線進(jìn)行控制。在其他五個(gè)部件沒(méi)有傳送要求時(shí)，總線接口部件則執(zhí)行從存儲(chǔ)器預(yù)取他五個(gè)部

19、件沒(méi)有傳送要求時(shí)，總線接口部件則執(zhí)行從存儲(chǔ)器預(yù)取指令的工作。指令的工作。 代碼預(yù)取部件從存儲(chǔ)器中以代碼預(yù)取部件從存儲(chǔ)器中以4 4個(gè)字節(jié)為單位預(yù)先取出指令，存放個(gè)字節(jié)為單位預(yù)先取出指令，存放在在1616個(gè)字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列中。個(gè)字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列中。 指令譯碼部件從代碼預(yù)取部件中的預(yù)取隊(duì)列里按順序取出指令并指令譯碼部件從代碼預(yù)取部件中的預(yù)取隊(duì)列里按順序取出指令并譯碼。譯碼。 執(zhí)行部件與別的部件協(xié)同完成指令的功能。執(zhí)行部件與別的部件協(xié)同完成指令的功能。 存儲(chǔ)器管理部件由分段部件和分頁(yè)部件構(gòu)成，分段部件將邏輯地存儲(chǔ)器管理部件由分段部件和分頁(yè)部件構(gòu)成，分段部件將邏輯地址轉(zhuǎn)換為線性地址，芯片上有一個(gè)段描

20、述符高速緩沖寄存器，其址轉(zhuǎn)換為線性地址，芯片上有一個(gè)段描述符高速緩沖寄存器，其中存有當(dāng)前段的段描述符，它可加快這種轉(zhuǎn)換。分頁(yè)部件將線性中存有當(dāng)前段的段描述符，它可加快這種轉(zhuǎn)換。分頁(yè)部件將線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址，在芯片中還有頁(yè)描述符高速緩沖寄存器。地址轉(zhuǎn)換為物理地址，在芯片中還有頁(yè)描述符高速緩沖寄存器。它存放著頁(yè)描述符。分頁(yè)部件把物理總線地址接到總線接口部件，它存放著頁(yè)描述符。分頁(yè)部件把物理總線地址接到總線接口部件，以執(zhí)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)或以執(zhí)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)或I/OI/O訪問(wèn)。訪問(wèn)。 8038680386的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3輸入 加法器描述符寄存器界限和屬 性 PLA 加法器頁(yè) 面超高速緩 存

21、控制和保 持 PLA 請(qǐng)求特權(quán) 地 址 驅(qū)動(dòng)器 流水線/ 總線寬度 控制器 多 路 收發(fā)器 保護(hù)檢 測(cè)部件 移位地址 加法器 乘 / 除 寄存器堆 譯碼和 定序 控制 ROM 指令譯碼 已譯碼 隊(duì) 列 預(yù)取器 界限 檢測(cè)器 16B指令 隊(duì)列 32 32 分段部件 分頁(yè)部件 總線控制 8038680386寄存器組（寄存器組（1 1） （1 1）通用寄存器）通用寄存器8038680386有八個(gè)有八個(gè)3232位的通用寄存器：位的通用寄存器：EAXEAX、EBXEBX、ECXECX、EDXEDX、ESPESP、EBPEBP、ESIESI、EDIEDI。為了與。為了與80868086系列微處理器兼容，系

22、列微處理器兼容，各寄存器的低各寄存器的低1616位部分可作為位部分可作為1616位寄器存器使用，這時(shí)分別指定位寄器存器使用，這時(shí)分別指定為為AXAX、BXBX、CXCX、DXDX、SPSP、BPBP、SISI和和DIDI。前四個(gè)寄器的低。前四個(gè)寄器的低1616位又可位又可分作高分作高8 8位和低位和低8 8位，作為位，作為8 8位寄器使用。位寄器使用。 （2 2）段寄存器）段寄存器8038680386有六個(gè)有六個(gè)1616位段寄存器：位段寄存器：CSCS、DSDS、SSSS、ESES、FSFS和和GSGS。其中。其中CSCS為代碼段、為代碼段、SSSS為堆棧段、其余為數(shù)據(jù)段。段寄存為堆棧段、其余

23、為數(shù)據(jù)段。段寄存器主要在實(shí)地址方式時(shí)存放段基地址，在保護(hù)方式時(shí)，它作為保器主要在實(shí)地址方式時(shí)存放段基地址，在保護(hù)方式時(shí)，它作為保存段描述符的選擇器。存段描述符的選擇器。 （3 3）專用寄存器）專用寄存器8038680386有兩個(gè)有兩個(gè)3232位專用寄存器：指令指針位專用寄存器：指令指針(EIP)(EIP)和標(biāo)志寄存器和標(biāo)志寄存器(EFLAGS)(EFLAGS)。 EIPEIP的低的低1616位稱為位稱為IPIP，用于執(zhí)行，用于執(zhí)行80868086的指令。的指令。 EFLAGSEFLAGS的低的低1616位和位和8028680286的狀態(tài)標(biāo)志寄存器完全相同，新增加的的狀態(tài)標(biāo)志寄存器完全相同，新增

24、加的兩個(gè)標(biāo)志位在高兩個(gè)標(biāo)志位在高1616位中。其中位中。其中VMVM用于控制方式轉(zhuǎn)移，當(dāng)用于控制方式轉(zhuǎn)移，當(dāng)VM=1VM=1時(shí)，時(shí)，從保護(hù)方式轉(zhuǎn)換到虛擬從保護(hù)方式轉(zhuǎn)換到虛擬80868086方式；當(dāng)方式；當(dāng)VM=0VM=0時(shí)，恢復(fù)保護(hù)方式。時(shí)，恢復(fù)保護(hù)方式。RFRF是恢復(fù)標(biāo)志，當(dāng)指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)，是恢復(fù)標(biāo)志，當(dāng)指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)，RF=0RF=0；執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生中斷時(shí)，；執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生中斷時(shí)，RF=1RF=1。因此，在頁(yè)變換后需檢查。因此，在頁(yè)變換后需檢查RFRF標(biāo)志，若標(biāo)志，若RF=1RF=1，則再執(zhí)行該指，則再執(zhí)行該指令；若令；若RF=0RF=0時(shí)，則從下一條指令開(kāi)始執(zhí)行。時(shí)，則從下一條指令開(kāi)始執(zhí)

25、行。8038680386寄存器組（寄存器組（2 2） （4 4）控制寄存器）控制寄存器8038680386有四個(gè)有四個(gè)3232位的控制寄存器：位的控制寄存器：CRCR0 0CRCR3 3。 CRCR0 0是機(jī)器狀態(tài)寄存器，各位的含義如表所示。是機(jī)器狀態(tài)寄存器，各位的含義如表所示。PGPG為分頁(yè)允許位，為分頁(yè)允許位，指示是否使用分頁(yè)。指示是否使用分頁(yè)。EFEF、EMEM、MPMP位控制了與協(xié)處理器的接口，位控制了與協(xié)處理器的接口，TSTS進(jìn)行任務(wù)切換。進(jìn)行任務(wù)切換。PGPG、PEPE組合后設(shè)置操作方式，用來(lái)控制組合后設(shè)置操作方式，用來(lái)控制8038680386的的工作方式。工作方式。 CRCR1

26、1是是IntelIntel公司的保留寄存器。公司的保留寄存器。 CRCR2 2是頁(yè)故障線性地址寄存器，保存最后發(fā)生頁(yè)故障的線性地址。是頁(yè)故障線性地址寄存器，保存最后發(fā)生頁(yè)故障的線性地址。 CRCR3 3是頁(yè)目錄地址寄存器，用來(lái)保存頁(yè)表的基地址。是頁(yè)目錄地址寄存器，用來(lái)保存頁(yè)表的基地址。 （5 5）系統(tǒng)地址寄存器）系統(tǒng)地址寄存器8038680386有四個(gè)系統(tǒng)地址寄存器：有四個(gè)系統(tǒng)地址寄存器：GDTRGDTR、IDTRIDTR、LDTRLDTR和和TRTR。 GDTRGDTR為全局描述符表寄存器，用來(lái)保存為全局描述符表寄存器，用來(lái)保存GDTGDT的的3232位線性基地址和位線性基地址和1616位界

27、限值。位界限值。IDTRIDTR為中斷描述符表寄存器，用來(lái)保存為中斷描述符表寄存器，用來(lái)保存IDTIDT的的3232位位線性基地址和線性基地址和1616位界限值。位界限值。LDTRLDTR為局部描述符表寄存器，用來(lái)保為局部描述符表寄存器，用來(lái)保存存LDTLDT的的1616位選擇器的值。位選擇器的值。TRTR為任務(wù)狀態(tài)寄存器，用來(lái)保存為任務(wù)狀態(tài)寄存器，用來(lái)保存TSTS的的1616位選擇器的值。這四個(gè)寄存器在保護(hù)方式時(shí)都可使用，但在實(shí)位選擇器的值。這四個(gè)寄存器在保護(hù)方式時(shí)都可使用，但在實(shí)地址時(shí)只能訪問(wèn)地址時(shí)只能訪問(wèn)GDTRGDTR和和IDTRIDTR。 （6 6）調(diào)試寄存器）調(diào)試寄存器803868

28、0386有八個(gè)有八個(gè)3232位調(diào)試寄存器位調(diào)試寄存器DRDR0 0DRDR7 7，用于，用于調(diào)試功能。調(diào)試功能。DRDR0 0DRDR3 3設(shè)定四個(gè)斷點(diǎn)線性地址。設(shè)定四個(gè)斷點(diǎn)線性地址。DRDR6 6是調(diào)試狀態(tài)寄存是調(diào)試狀態(tài)寄存器，保存斷點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，器，保存斷點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，DRDR7 7是調(diào)試控制寄存器，設(shè)置斷點(diǎn)并是調(diào)試控制寄存器，設(shè)置斷點(diǎn)并指示中斷結(jié)果，指示中斷結(jié)果，DRDR4 4和和DRDR5 5保留，供保留，供IntelIntel公司使用。公司使用。 8038680386工作方式工作方式 三種工作方式三種工作方式1. 實(shí)地址方式實(shí)地址方式2. 保護(hù)虛地址方式保護(hù)虛地址方式3. 虛擬虛擬8

29、086方式方式 實(shí)地址方式與虛擬實(shí)地址方式與虛擬8086方式的區(qū)別方式的區(qū)別 任任務(wù)務(wù)模模式式 尋尋址址范范圍圍 內(nèi)內(nèi)存存管管理理方方式式 實(shí)實(shí)地地址址 單單任任務(wù)務(wù)，整整個(gè)個(gè)CPU 的的方方式式 整整個(gè)個(gè)系系統(tǒng)統(tǒng) 1M 分分段段 虛虛擬擬 8086 多多任任務(wù)務(wù)，一一個(gè)個(gè)任任務(wù)務(wù)的的方方式式 每每個(gè)個(gè)任任務(wù)務(wù) 1M 分分段段，分分頁(yè)頁(yè) 10.3 8048610.3 80486的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) 8048680486是是IntelIntel公司于公司于19891989年推出的年推出的3232位高檔微處理器，位高檔微處理器，它在它在8038680386的基礎(chǔ)上作了一些改進(jìn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，的基礎(chǔ)上作

30、了一些改進(jìn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，8048680486芯片相當(dāng)于一片芯片相當(dāng)于一片8038680386加上一片加上一片80387(80387(數(shù)學(xué)協(xié)處理器數(shù)學(xué)協(xié)處理器) )，再加上再加上8KB8KB的內(nèi)片快速緩存的內(nèi)片快速緩存(Cache)(Cache)。 8048680486完全擁有完全擁有8038680386的所有功能，諸如頁(yè)式存儲(chǔ)管理、的所有功能，諸如頁(yè)式存儲(chǔ)管理、段式存儲(chǔ)管理、段式存儲(chǔ)管理、DEBUGDEBUG功能，自測(cè)試功能、三種工作模功能，自測(cè)試功能、三種工作模式、多任務(wù)、流水線指令執(zhí)行方式和式、多任務(wù)、流水線指令執(zhí)行方式和3232位整數(shù)算術(shù)邏位整數(shù)算術(shù)邏輯運(yùn)算，等等。輯運(yùn)算，等等。 8048

31、680486完全和完全和8038680386兼容，目標(biāo)碼一級(jí)也兼容。在軟件兼容，目標(biāo)碼一級(jí)也兼容。在軟件上，上，8048680486實(shí)際上和實(shí)際上和8038680386一樣，區(qū)別主要表現(xiàn)在底層一樣，區(qū)別主要表現(xiàn)在底層硬件實(shí)現(xiàn)上的不同。硬件實(shí)現(xiàn)上的不同。8048680486可以用于高檔微機(jī)和工作站，可以用于高檔微機(jī)和工作站，它的屬性能使它在它的屬性能使它在DOSDOS、OS/2OS/2、WindowsWindows和和UNIXUNIX系統(tǒng)上系統(tǒng)上得到廣泛的應(yīng)用。得到廣泛的應(yīng)用。8048680486特點(diǎn)特點(diǎn) （1 1）8048680486在在Intel CPUIntel CPU的歷史上首次采用了的

32、歷史上首次采用了RISCRISC技術(shù)，常用指技術(shù)，常用指令僅需一個(gè)時(shí)鐘周期便可完成。令僅需一個(gè)時(shí)鐘周期便可完成。 （2 2）8048680486采用了突發(fā)總線采用了突發(fā)總線(Burst Bus)(Burst Bus)同同RAMRAM進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換。進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換。 通常通常CPUCPU同同RAMRAM交換數(shù)據(jù)時(shí)，是取得一個(gè)地址，交換一個(gè)數(shù)據(jù)，再交換數(shù)據(jù)時(shí)，是取得一個(gè)地址，交換一個(gè)數(shù)據(jù)，再取得一個(gè)地址，交換一個(gè)數(shù)據(jù)，而采用突發(fā)總線后，每取得一個(gè)取得一個(gè)地址，交換一個(gè)數(shù)據(jù)，而采用突發(fā)總線后，每取得一個(gè)地址，則這個(gè)地址及其后地址的數(shù)據(jù)都一起進(jìn)行交換。地址，則這個(gè)地址及其后地址的數(shù)據(jù)都一起進(jìn)行交換

33、。 （3 3）80486 CPU80486 CPU將數(shù)學(xué)協(xié)處理器和將數(shù)學(xué)協(xié)處理器和CacheCache及及CacheCache控制器一起集成控制器一起集成到片內(nèi)，極大的提高了到片內(nèi)，極大的提高了CPUCPU的處理速度。的處理速度。 隨著隨著CPUCPU工作時(shí)鐘的提高，一般動(dòng)態(tài)工作時(shí)鐘的提高，一般動(dòng)態(tài)RAMRAM芯片的存取速度相對(duì)較低，芯片的存取速度相對(duì)較低，不能跟上快速不能跟上快速CPUCPU的速度，致使的速度，致使CPUCPU出現(xiàn)等待狀態(tài)。為此，在出現(xiàn)等待狀態(tài)。為此，在8038680386系統(tǒng)中，采用在主機(jī)板上設(shè)置高速緩沖存貯器系統(tǒng)中，采用在主機(jī)板上設(shè)置高速緩沖存貯器(Cache RAM)(

34、Cache RAM)的方法，是的方法，是CPUCPU在大多數(shù)情況下能夠快速訪問(wèn)最近使用過(guò)的指令在大多數(shù)情況下能夠快速訪問(wèn)最近使用過(guò)的指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)零等待，從而大大提高系統(tǒng)的性能。和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)零等待，從而大大提高系統(tǒng)的性能。 由于以上特點(diǎn)，在相同的時(shí)鐘頻率下，由于以上特點(diǎn)，在相同的時(shí)鐘頻率下，80486 CPU80486 CPU的的 處理速度一處理速度一般比般比8038680386快快2 23 3倍。即使是時(shí)鐘頻率為倍。即使是時(shí)鐘頻率為25MHz25MHz的的486SX-25486SX-25，在運(yùn)，在運(yùn)行、和等行、和等8 8種典型應(yīng)用程序時(shí)，其運(yùn)行速度平均也是時(shí)鐘頻率種典型應(yīng)用程序時(shí)，其運(yùn)行速

35、度平均也是時(shí)鐘頻率為為40MHz40MHz的的386DX-40386DX-40的倍。的倍。 8048680486內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2X32DB 桶式移位器寄存器文件 ALU 分段部件 描述符 寄存器 界限和屬 性PLA 分 頁(yè) 部 件 轉(zhuǎn)換后援 緩沖器 超高速 緩存 8KB超高 速緩存 地址驅(qū)動(dòng)器 寫緩沖器4 X 80 數(shù)據(jù)總線收發(fā)器 總 線 控 制 請(qǐng) 求 定 序 器 突發(fā)總線控制 總線寬度控制 超高速換存控制 奇偶校驗(yàn) 生成和控制 浮 點(diǎn) 部 件 浮點(diǎn)寄存 器文件 控制和保護(hù) 測(cè)試部件 控 制 ROM 指令 譯碼 預(yù)取器 2 X 16B 指令隊(duì)列 32AB 128 386/486386/4

36、86機(jī)的基本結(jié)構(gòu)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微處理器微處理器80386/80486總線控制器總線控制器Cache控控制器制器Cache主存主存80387(386微機(jī)微機(jī))擴(kuò)展總線擴(kuò)展總線控制器控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷日歷 CMOS RAMISA總線總線CPU局部總線局部總線集成外圍控集成外圍控制器制器10.4 Pentium10.4 Pentium的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)特點(diǎn): : 80 x8680 x86系列微處理器兼容系列微處理器兼容 3232位地址總線、位地址總線、6464位數(shù)據(jù)總線位數(shù)據(jù)總線 RISCRISC型超標(biāo)量流水線型超標(biāo)量流水線: :U U浮點(diǎn)運(yùn)算流水線浮點(diǎn)運(yùn)算流水線, ,五級(jí)（指令預(yù)取

37、，指令五級(jí)（指令預(yù)取，指令譯碼，地址生成，執(zhí)行指令，回寫）譯碼，地址生成，執(zhí)行指令，回寫）, ,V V定點(diǎn)運(yùn)算流水線定點(diǎn)運(yùn)算流水線 重新設(shè)計(jì)的高性能浮點(diǎn)運(yùn)算器重新設(shè)計(jì)的高性能浮點(diǎn)運(yùn)算器 獨(dú)立的指令獨(dú)立的指令CacheCache和數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)CacheCache 增強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)和報(bào)告功能增強(qiáng)的錯(cuò)誤檢測(cè)和報(bào)告功能 分支指令預(yù)測(cè)分支指令預(yù)測(cè) 常用的指令固化常用的指令固化: :指令指令 MOV INC DEC PUSH POP JMP CALL MOV INC DEC PUSH POP JMP CALL ADD NOPADD NOP等固化等固化PentiumPentium的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1 1）

38、 RISCRISC型型CPUCPU采用超標(biāo)量微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，有兩條指令流水線，即采用超標(biāo)量微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，有兩條指令流水線，即UU流流水線和水線和VV流水線。流水線。U U和和V V流水線都執(zhí)行整數(shù)指令，但只有流水線都執(zhí)行整數(shù)指令，但只有U U流水線流水線執(zhí)行浮點(diǎn)指令。執(zhí)行浮點(diǎn)指令。 每條流水線在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一條常用的指令，所以每條流水線在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一條常用的指令，所以PentiumPentium在在每個(gè)時(shí)鐘可以執(zhí)行兩條指令，或在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一條浮點(diǎn)指令。每個(gè)時(shí)鐘可以執(zhí)行兩條指令，或在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一條浮點(diǎn)指令。 PentiumPentium片上有兩個(gè)獨(dú)立的超高速緩存，即指令和數(shù)據(jù)超高速緩片上

39、有兩個(gè)獨(dú)立的超高速緩存，即指令和數(shù)據(jù)超高速緩存。它們分別為存。它們分別為8KB8KB，是，是8048680486的兩倍。的兩倍。 數(shù)據(jù)超高速緩存有兩個(gè)端口，分別用于兩條流水線。它有一個(gè)專數(shù)據(jù)超高速緩存有兩個(gè)端口，分別用于兩條流水線。它有一個(gè)專用的轉(zhuǎn)換后援緩存器（用的轉(zhuǎn)換后援緩存器（TLBTLB），用來(lái)把線性地址轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)超高），用來(lái)把線性地址轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)超高速緩存用的物理地址。速緩存用的物理地址。 指令超高速緩存，轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器和預(yù)取緩沖器負(fù)責(zé)將原始指令指令超高速緩存，轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器和預(yù)取緩沖器負(fù)責(zé)將原始指令送入送入PentiumPentium的執(zhí)行部件。指令取自指令超高速緩存或外部總線。的執(zhí)行

40、部件。指令取自指令超高速緩存或外部總線。 PentiumPentium的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2 2） 轉(zhuǎn)移地址由轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器予以記錄。轉(zhuǎn)移地址由轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器予以記錄。 指令超高速緩存的指令超高速緩存的TLBTLB將線性地址轉(zhuǎn)換成指令超高速緩存用的物將線性地址轉(zhuǎn)換成指令超高速緩存用的物理地址。理地址。 譯碼部件將預(yù)取的指令譯碼成譯碼部件將預(yù)取的指令譯碼成PentiumPentium可以執(zhí)行的指令?？梢詧?zhí)行的指令。 控制控制ROMROM含有控制實(shí)現(xiàn)含有控制實(shí)現(xiàn)PentiumPentium體系結(jié)構(gòu)必須執(zhí)行的運(yùn)算順序微代體系結(jié)構(gòu)必須執(zhí)行的運(yùn)算順序微代碼，控制碼，控制ROMROM部件直接控制兩條流

41、水線。部件直接控制兩條流水線。 PentiumPentium為了支持共享主存的多處理器系統(tǒng)。還改變了片上超高為了支持共享主存的多處理器系統(tǒng)。還改變了片上超高速緩存的主存改寫方式。速緩存的主存改寫方式。8048680486采用通寫方式，而采用通寫方式，而PentiumPentium則改用則改用回寫方式，抑制了訪問(wèn)總線的使用次數(shù)回寫方式，抑制了訪問(wèn)總線的使用次數(shù) PentiumPentium還通過(guò)總線監(jiān)測(cè)是否更新了與該超高速緩存相同的數(shù)據(jù)還通過(guò)總線監(jiān)測(cè)是否更新了與該超高速緩存相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如果在自身的超高速緩存中有同一主存地址的內(nèi)容，則使內(nèi)容。如果在自身的超高速緩存中有同一主存地址的內(nèi)容，則使其

42、無(wú)效，以保持系統(tǒng)的一致性。其無(wú)效，以保持系統(tǒng)的一致性。 PentiumPentium微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)分支目標(biāo)分支目標(biāo)緩沖器緩沖器 代碼代碼Cache 8KBTLB指令指令指針指針預(yù)取緩沖存儲(chǔ)器預(yù)取緩沖存儲(chǔ)器指令譯碼部件指令譯碼部件256位位總總 線線 接接 口口 部部 件件分頁(yè)部件分頁(yè)部件64位數(shù)位數(shù)據(jù)總線據(jù)總線 預(yù)取預(yù)取地址地址32位地位地址總線址總線控制控制控控 制制 部部 件件地址生成地址生成（U流水線）流水線）地址生成地址生成（V流水線）流水線）控制控制ROMALU（U流水線）流水線）ALU（V流水線）流水線）整數(shù)寄存器組整數(shù)寄存器組桶形移位器桶形移位器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Cac

43、he 8KBTLB浮點(diǎn)部件浮點(diǎn)部件控制控制寄存器組寄存器組加法器加法器除法器除法器乘法器乘法器80位位80位位分支檢測(cè)和目標(biāo)地址分支檢測(cè)和目標(biāo)地址64位數(shù)位數(shù)據(jù)總線據(jù)總線32位地位地址總線址總線32位位32位位32位位32位位32位位32位位5 5個(gè)部分：個(gè)部分： 基本結(jié)構(gòu)寄存器：基本結(jié)構(gòu)寄存器：1616個(gè)，通用，指令、標(biāo)志、段個(gè)，通用，指令、標(biāo)志、段 系統(tǒng)級(jí)寄存器：系統(tǒng)級(jí)寄存器： 9 9個(gè)，系統(tǒng)地址，控制個(gè)，系統(tǒng)地址，控制 調(diào)試寄存器：調(diào)試寄存器： 8 8個(gè)個(gè) 模型專用寄存器：模型專用寄存器：2020個(gè)個(gè) 浮點(diǎn)寄存器：浮點(diǎn)寄存器： 1818個(gè)個(gè) PentiumPentium寄存器寄存器1通用

44、寄存器：通用寄存器：EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP、ESP 2專用寄存器：專用寄存器：EIP、EFLAGS EFLAGS：17個(gè)標(biāo)志位，分三類：狀態(tài)個(gè)標(biāo)志位，分三類：狀態(tài)9 9個(gè)，控制個(gè)，控制5個(gè)，系統(tǒng)個(gè)，系統(tǒng)3個(gè)個(gè) PentiumPentium基本結(jié)構(gòu)寄存器（基本結(jié)構(gòu)寄存器（1 1）16位通用寄存器位通用寄存器高高16位擴(kuò)展位擴(kuò)展32位通用寄存器位通用寄存器16位的位的IP高高16位擴(kuò)展位擴(kuò)展32位指令指針寄存器位指令指針寄存器EIP嵌套標(biāo)志嵌套標(biāo)志 I/O特權(quán)位特權(quán)位恢復(fù)標(biāo)志恢復(fù)標(biāo)志虛擬虛擬8086模式模式 對(duì)齊檢查對(duì)齊檢查 虛擬中斷位虛擬中斷位 虛擬中

45、斷掛起位虛擬中斷掛起位標(biāo)識(shí)位標(biāo)識(shí)位 這部分同這部分同8088OF3122 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0DF IF TF SF ZFAFCFPFIOPLNTRFVMACVIFVIPID保保 留留PentiumPentium基本結(jié)構(gòu)寄存器（基本結(jié)構(gòu)寄存器（2 2）3. 3. 段寄存器：段寄存器：CSCS、DSDS、SSSS、ESES、FSFS、GSGS 實(shí)地址方式下：段地址，段地址實(shí)地址方式下：段地址，段地址1616偏移量物理地址偏移量物理地址 保護(hù)方式下：段選擇符，即段描述符的索引值。保護(hù)方式下：段選擇符，即段描述

46、符的索引值。 6464位段描述符寄存器用戶不可見(jiàn)。位段描述符寄存器用戶不可見(jiàn)。 段寄存器段寄存器 段描述符寄存器段描述符寄存器 15 0 段基址段基址 段長(zhǎng)段長(zhǎng) 屬性屬性 16 位位 CS 32 位位 20 位位 12 位位 SS DS ES FS GS PentiumPentium系統(tǒng)級(jí)寄存器（系統(tǒng)級(jí)寄存器（1 1）1 1系統(tǒng)地址寄存器系統(tǒng)地址寄存器 GDTGDT：全局描述符表，操作系統(tǒng)使用的段描述符和各項(xiàng)任務(wù)公用：全局描述符表，操作系統(tǒng)使用的段描述符和各項(xiàng)任務(wù)公用的段描述符放在一起組成的表。整個(gè)系統(tǒng)一個(gè)。的段描述符放在一起組成的表。整個(gè)系統(tǒng)一個(gè)。 LDTLDT：局部描述符表，某項(xiàng)任務(wù)專用的

47、所有的各種段描述符放在：局部描述符表，某項(xiàng)任務(wù)專用的所有的各種段描述符放在一起組成的表。每個(gè)任務(wù)各有一個(gè)。一起組成的表。每個(gè)任務(wù)各有一個(gè)。 IDTIDT：中斷描述符表，一種特殊的表，它把每個(gè)中斷向量與段描：中斷描述符表，一種特殊的表，它把每個(gè)中斷向量與段描述符聯(lián)系在一起，包含中斷服務(wù)程序入口地址和特性。整個(gè)系統(tǒng)述符聯(lián)系在一起，包含中斷服務(wù)程序入口地址和特性。整個(gè)系統(tǒng)一個(gè)。一個(gè)。 TRTR：任務(wù)寄存器，保存當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)的狀態(tài)。：任務(wù)寄存器，保存當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)的狀態(tài)。 47 線性基地址線性基地址 16 15 段長(zhǎng)段長(zhǎng) 0 GDTR 32 位位 16 位位 IDTR 15 選擇符選擇符 0

48、 63 基地址基地址 32 31 段長(zhǎng)段長(zhǎng) 12 11 屬性屬性 0 TR 16 位位 32 位位 20 位位 12 位位 LDTR PentiumPentium段描述符段描述符 段描述符：段描述符：8 8個(gè)字節(jié)，共個(gè)字節(jié)，共6464位位段基址：段基址：3232位位段長(zhǎng)：段長(zhǎng)：2020位位訪問(wèn)權(quán)（屬性）：訪問(wèn)權(quán)（屬性）：1212位位P P：存在位，：存在位，P P1 1該段在物理存儲(chǔ)器中，該段在物理存儲(chǔ)器中，P P0 0不存在不存在DPLDPL：本段特權(quán)級(jí)，：本段特權(quán)級(jí)，2 2位，編碼位，編碼00001111，共共4 4級(jí)，級(jí)，0 0最高最高S S：本段是代碼段或數(shù)據(jù)段嗎，：本段是代碼段或數(shù)據(jù)

49、段嗎，S S1 1本段是代碼段或數(shù)據(jù)段的描述符，本段是代碼段或數(shù)據(jù)段的描述符，S S0 0不是，而是系統(tǒng)描述符。不是，而是系統(tǒng)描述符。TYPETYPE：段描述符的類型，：段描述符的類型，3 3位，包括：位，包括：E E、EDED、W WE E1 1代碼段描述符，代碼段描述符，E E0 0數(shù)據(jù)段描述符數(shù)據(jù)段描述符EDED1 1數(shù)據(jù)段向下擴(kuò)展，即偏移量應(yīng)大于段長(zhǎng)，數(shù)據(jù)段向下擴(kuò)展，即偏移量應(yīng)大于段長(zhǎng)，EDED0 0數(shù)據(jù)段向上數(shù)據(jù)段向上擴(kuò)展，即偏移量應(yīng)小于、等于段長(zhǎng)擴(kuò)展，即偏移量應(yīng)小于、等于段長(zhǎng)W W1 1數(shù)據(jù)段允許寫入，數(shù)據(jù)段允許寫入，W W0 0數(shù)據(jù)段可讀不可寫數(shù)據(jù)段可讀不可寫A A：訪問(wèn)標(biāo)志，：

50、訪問(wèn)標(biāo)志， A A1 1該段被訪問(wèn)過(guò)，該段被訪問(wèn)過(guò)，A A0 0該段未被訪問(wèn)過(guò)該段未被訪問(wèn)過(guò)G G：段長(zhǎng)單位，：段長(zhǎng)單位， G G1 1該段的段長(zhǎng)以頁(yè)面為單位，該段的段長(zhǎng)以頁(yè)面為單位，G G0 0該段的段長(zhǎng)以字節(jié)為單位該段的段長(zhǎng)以字節(jié)為單位D D：本次尋址的操作數(shù)的位數(shù)（只用于代碼段），：本次尋址的操作數(shù)的位數(shù)（只用于代碼段），D D1 1默認(rèn)值為默認(rèn)值為1616位地址位地址及及1616位或位或8 8位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)，D D0 0默認(rèn)值為默認(rèn)值為3232位地址及位地址及3232位或位或8 8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)O O及及U U都為都為0 0，系統(tǒng)保留，與以后，系統(tǒng)保留，與以后CPUCPU兼容。兼容。 7

51、 段描述符 0 7 段基址 3124 6 G D O U 段長(zhǎng) 1916 5 P DPL S TYPE A 4 段基址 2316 3 段基址 158 2 段基址 70 1 段長(zhǎng) 158 0 段長(zhǎng) 70 PentiumPentium描述符表結(jié)構(gòu)描述符表結(jié)構(gòu) PentiumPentium以段為單位分配內(nèi)存。以段為單位分配內(nèi)存。 描述符用于描述段的信息，由描述符用于描述段的信息，由8 8個(gè)字節(jié)組成。個(gè)字節(jié)組成。 各個(gè)段的描述符作為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，組合在一起，構(gòu)成了描述符各個(gè)段的描述符作為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，組合在一起，構(gòu)成了描述符表。表。 描述符表的開(kāi)始地址放在描述符表寄存器中，該首地址加上描述描述符表的開(kāi)

52、始地址放在描述符表寄存器中，該首地址加上描述符表偏移量，就得到相應(yīng)的描述符。符表偏移量，就得到相應(yīng)的描述符。 描描述述符符偏偏移移地地址址 =段段選選擇擇符符8 段段 物物理理存存儲(chǔ)儲(chǔ)器器 開(kāi)開(kāi)始始地地址址 段段長(zhǎng)長(zhǎng) 屬屬性性 描描述述符符 描描述述符符 描描述述符符 描描述述符符 8 字字節(jié)節(jié) 描描述述符符表表 開(kāi)開(kāi)始始地地址址 描描述述符符表表寄寄存存器器 PentiumPentium系統(tǒng)級(jí)寄存器（系統(tǒng)級(jí)寄存器（2 2）2 2控制寄存器控制寄存器 作用：保存全局性及其狀態(tài)。作用：保存全局性及其狀態(tài)。 31 7 6 5 4 3 2 1 0MCE0PSE DE TSDVMEPVI保留，缺省為全

53、保留，缺省為全0CR431 12 11 4 3 0PWTPCD頁(yè)目錄基地址寄存器頁(yè)目錄基地址寄存器CR3頁(yè)故障線性地址寄存器頁(yè)故障線性地址寄存器CR231 0保保 留留CR1WP31 30 29 18 17 16 5 4 3 2 1 0NE ETPEMPNWCDPGCR031 0EMTSAMPentiumPentium控制寄存器控制寄存器CRCR0 0寫保護(hù)寫保護(hù) 定位屏蔽定位屏蔽 允許分頁(yè)允許分頁(yè)禁止禁止Cache 不寫貫穿不寫貫穿保護(hù)模式允許保護(hù)模式允許 浮點(diǎn)協(xié)處理器監(jiān)控浮點(diǎn)協(xié)處理器監(jiān)控 模擬浮點(diǎn)協(xié)處理器模擬浮點(diǎn)協(xié)處理器任務(wù)切換任務(wù)切換 處理器擴(kuò)展類型處理器擴(kuò)展類型 數(shù)值異常數(shù)值異常 WP

54、31 30 29 18 17 16 5 4 3 2 1 0NEETPEMPNWCDPGCR0EMTSAMPentiumPentium控制寄存器控制寄存器CRCR3 3禁止禁止Cache頁(yè)面寫貫穿頁(yè)面寫貫穿31 12 11 4 3 0PWTPCD頁(yè)目錄基地址寄存器頁(yè)目錄基地址寄存器CR3PentiumPentium控制寄存器控制寄存器CRCR4 4允許機(jī)器檢查允許機(jī)器檢查 頁(yè)大小擴(kuò)展位頁(yè)大小擴(kuò)展位 調(diào)試擴(kuò)充位調(diào)試擴(kuò)充位 禁止定時(shí)標(biāo)志禁止定時(shí)標(biāo)志 保護(hù)模式虛擬中斷保護(hù)模式虛擬中斷 虛擬虛擬8086模式擴(kuò)展模式擴(kuò)展 31 7 6 5 4 3 2 1 0MCE0PSE DE TSDVMEPVI保留，缺

55、省為全保留，缺省為全0CR4PentiumPentium的工作模式的工作模式1. 1. 實(shí)地址模式實(shí)地址模式 1MB1MB空間，分段管理，全在空間，分段管理，全在0 0級(jí)級(jí)2. 2. 保護(hù)模式保護(hù)模式 存儲(chǔ)器采用虛擬地址空間、線性地址空間和物理地址空間三種方存儲(chǔ)器采用虛擬地址空間、線性地址空間和物理地址空間三種方式來(lái)描述式來(lái)描述 虛擬地址空間虛擬地址空間64TB64TB（2 24646） 4 4級(jí)管理，可以使用分頁(yè)技術(shù)級(jí)管理，可以使用分頁(yè)技術(shù)3. 3. 虛擬虛擬80868086模式模式4. 4. 系統(tǒng)管理模式系統(tǒng)管理模式 （電源管理及為操作系統(tǒng)和正在運(yùn)行的應(yīng)用程序（電源管理及為操作系統(tǒng)和正在運(yùn)

56、行的應(yīng)用程序提供安全）提供安全） Pentium 有有3 3類地址空間：類地址空間： 虛擬地址空間：編寫程序的地址空間，對(duì)應(yīng)為虛地址、邏虛擬地址空間：編寫程序的地址空間，對(duì)應(yīng)為虛地址、邏輯地址輯地址 主存地址空間：運(yùn)行程序的地址空間，對(duì)應(yīng)為實(shí)地址、物主存地址空間：運(yùn)行程序的地址空間，對(duì)應(yīng)為實(shí)地址、物理地址理地址輔存地址空間：存放程序的地址空間，對(duì)應(yīng)為輔存地址、輔存地址空間：存放程序的地址空間，對(duì)應(yīng)為輔存地址、磁盤地址磁盤地址 4646位虛地址位虛地址3232位物理地址位物理地址 段選擇符段選擇符描述符表描述符表描述符描述符段基址段基址偏移量偏移量物理地址物理地址 描述符分類：描述符分類：1 1

57、程序段描述符程序段描述符2 2系統(tǒng)段描述符：系統(tǒng)段描述符：TSSTSS、LDTLDT3 3門描述符：控制程序轉(zhuǎn)換，任務(wù)轉(zhuǎn)換，確定轉(zhuǎn)移目標(biāo)程門描述符：控制程序轉(zhuǎn)換，任務(wù)轉(zhuǎn)換，確定轉(zhuǎn)移目標(biāo)程序入口。包括：調(diào)用門、任務(wù)門、中斷門、陷阱門。序入口。包括：調(diào)用門、任務(wù)門、中斷門、陷阱門。 PentiumPentium的存儲(chǔ)管理的存儲(chǔ)管理 PentiumPentium程序轉(zhuǎn)移方法程序轉(zhuǎn)移方法 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 段內(nèi)（段內(nèi)（NEAR） ：只改變） ：只改變 IP，檢查段長(zhǎng)，檢查段長(zhǎng) 任務(wù)間任務(wù)間切換切換 任務(wù)內(nèi)任務(wù)內(nèi)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 段間段間（FAR） 直接：用直接：用 TSS 描述符描述符 間接：用任務(wù)門間接：用任務(wù)門

58、同一特權(quán)級(jí)：直接轉(zhuǎn)移，同一特權(quán)級(jí)：直接轉(zhuǎn)移，用段描述符用段描述符 不同特權(quán)級(jí)：間接轉(zhuǎn)移，用調(diào)用門不同特權(quán)級(jí)：間接轉(zhuǎn)移，用調(diào)用門（調(diào)用） ，中斷門（調(diào)用） ，中斷門/陷阱門（中斷）陷阱門（中斷） 分頁(yè)的管理對(duì)象是頁(yè)，頁(yè)是大小固定的存儲(chǔ)塊分頁(yè)的管理對(duì)象是頁(yè)，頁(yè)是大小固定的存儲(chǔ)塊整個(gè)線性空間和物理空間都分成大小相同的頁(yè)，每頁(yè)整個(gè)線性空間和物理空間都分成大小相同的頁(yè)，每頁(yè)4KB4KB，這樣，這樣，3232位的位的線性空間和物理空間中，低線性空間和物理空間中，低1212位為頁(yè)內(nèi)地址，高位為頁(yè)內(nèi)地址，高2020位為頁(yè)面地址位為頁(yè)面地址地址映象關(guān)系地址映象關(guān)系物理頁(yè)內(nèi)偏移量（低物理頁(yè)內(nèi)偏移量（低1212位）

59、線性頁(yè)內(nèi)偏移量（低位）線性頁(yè)內(nèi)偏移量（低1212位）位）物理頁(yè)號(hào)（高物理頁(yè)號(hào)（高2020位）位）F F線性頁(yè)號(hào)（高線性頁(yè)號(hào)（高2020位）位）PentiumPentium采用二級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)：頁(yè)目錄表和頁(yè)表采用二級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)：頁(yè)目錄表和頁(yè)表頁(yè)描述符：描述頁(yè)的信息，頁(yè)描述符：描述頁(yè)的信息，4 4個(gè)字節(jié)，提供頁(yè)面基址的高個(gè)字節(jié)，提供頁(yè)面基址的高2020位，低位，低1212位自位自然為然為0 0（頁(yè)的起始地址為頁(yè)內(nèi)偏移量為（頁(yè)的起始地址為頁(yè)內(nèi)偏移量為0 0的地址）。的地址）。頁(yè)表：保存頁(yè)描述符頁(yè)表：保存頁(yè)描述符頁(yè)目錄表：保存頁(yè)表描述符（頁(yè)表即頁(yè)目錄，所以又稱頁(yè)目錄描述符）頁(yè)目錄表：保存頁(yè)表描述符（頁(yè)表即頁(yè)

60、目錄，所以又稱頁(yè)目錄描述符）CRCR3 3提供頁(yè)目錄表基址，頁(yè)式尋址過(guò)程：提供頁(yè)目錄表基址，頁(yè)式尋址過(guò)程： CRCR3 3頁(yè)目錄表頁(yè)目錄表頁(yè)表描述符頁(yè)表描述符頁(yè)表頁(yè)表頁(yè)描述符頁(yè)描述符頁(yè)面基址頁(yè)面基址偏移量偏移量物理地址物理地址 PentiumPentium的分頁(yè)的分頁(yè) 32 位線性地址位線性地址 10 位位 10 位位 12 位位 頁(yè)目錄表索引頁(yè)目錄表索引 頁(yè)表索引頁(yè)表索引 頁(yè)內(nèi)地址頁(yè)內(nèi)地址 PentiumPentium段頁(yè)式結(jié)構(gòu)尋址過(guò)程段頁(yè)式結(jié)構(gòu)尋址過(guò)程 47 35 34 3332 31 0 頁(yè)目錄表 頁(yè)表 頁(yè)內(nèi) 虛地址 段選擇符 TI RPL 偏移地址 線性 索引 索引 地址 被訪問(wèn)的頁(yè)4