微機系統中的微處理器

關于微機系統中的微處理器第1頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2常用術語（1）位（bit）：計算機處理的最小數據單位，只能為“0”或“1”，縮寫為b千位（Kilobit）：代表210位，即1024位，縮寫Kb兆位（Megabit）：代表220位，即1024×1024位，縮寫Mb千兆位（Gigabit）：代表230位，即1024Mb位，縮寫Gb兆兆位（Terabit）：代表240位，即1024Gb位，縮寫Tb第2頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三3常用術語（2）字節(jié)（Byte）：計算機中存儲器容量的基本單位，一個字節(jié)由8位二進制數據組成，Byte通?？s寫為B，同樣有KB、MB、GB、TB字（Word）：不同的場合有不同的含義，軟件上通常指2個字節(jié)，硬件上一般指處理器外部數據總線的寬度字長：計算機運算部件直接能處理的二進制數據的位數。字長越長，計算機的處理能力越強，運算精度越高，指令功能越強，可尋址的存儲空間也越大第3頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三4常用術語（3）CPU主頻:主振頻率，CPU內部的時鐘頻率，是CPU進行運算時的工作頻率。一般來說，主頻越高，一個時鐘周期里完成的指令數也越多，CPU的運算速度也就越快。但由于內部結構不同，并非所有時鐘頻率相同的CPU性能也一樣。

第4頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三5§2.18086的內部結構8086CPU從功能上來說分成兩大部分：

總線接口單元BIU（BusInterfaceUnit）

執(zhí)行單元EU（ExecutionUnit）BIU的作用：負責對存儲器的訪問以及與I/O設備之間的信息傳送。EU的作用：負責指令的執(zhí)行。第5頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三6

通用寄存器8086CPU功能框圖

執(zhí)行單元AHALBHBL

CLCHDHDLSPBPDISICSDSSSES

IP

內部寄存器

總線

控制

邏輯

AX

BXCXDX暫存器ALU

標志寄存器

外部總線8086總線（16位）

指令隊列8086為6字節(jié)ALU數據總線（16位）EU控制器總線接口單元（BIU）

地址加法器（20位）數據總線（16位）

段寄存器指令指針（EU）123456隊列總線（8位）

地址總線第6頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三78086的功能結構總線接口單元(BIU)BIU包括４個段寄存器、指令指針I(yè)P(PC)、指令隊列寄存器(IR)、完成與EU通訊的內部寄存器、地址加法器和總線控制邏輯。它的任務是執(zhí)行總線周期，完成CPU與存儲器和I/O設備之間信息的傳送。具體地講，就是取指令時，從存儲器指定地址取出指令送入指令隊列排隊；執(zhí)行指令時，根據EU命令對指定存儲單元或I/O端口存取數據。第7頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三88086CPU與存儲器、I/O設備的連接高位決定接口，2或3個低位選擇端口CPU數據線控制線地址線接口地址存儲器中的字節(jié)0101…I/O接口I/O端口…I/O設備高位決定模塊存儲器模塊第8頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三98086的功能結構執(zhí)行單元(EU)EU由算術邏輯單元ALU、暫存器、標志寄存器(FLAGS)、通用寄存器組和EU控制器構成。它的任務執(zhí)行指令，進行全部的算術邏輯運算，完成偏移地址的計算，向BIU提供指令執(zhí)行結果的數據和訪問存儲器需要的偏移地址，并對通用寄存器和標志寄存器進行管理。16位的ALU總線和8位隊列總線用于EU內部和EU與BIU之間的通信。第9頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三108086的指令流水線（1）一條指令的執(zhí)行過程：取指令取操作數（如果需要）執(zhí)行指令寫入存儲器8086出現以前，以上指令串行執(zhí)行取指1執(zhí)行1存結果1取指2執(zhí)行2取指3執(zhí)行3取操作數3CPUBUS忙忙忙忙忙閑閑閑8086以前的處理器第10頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三118086的指令流水線（2）8086內部有BIU、EU兩個獨立單元，可獨立完成總線操作和執(zhí)行指令的任務，即兩個單元可重疊操作流水線就是兩次重疊或多次重疊操作忙8086處理器執(zhí)行1執(zhí)行2執(zhí)行3執(zhí)行3執(zhí)行4取指1取指2存結果1取指3取操作數3取指4存結果3取指5忙忙忙忙忙忙忙忙EUBUSBIU第11頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三12思考以8086為例，說明微處理器的基本功能。書上P12圖2.2中畫出的地址總線為什么是單向的？數據總線為什么是雙向的？第12頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三13§2.2

8086的寄存器結構8086CPU內部具有14個16位寄存器，用于提供參與運算的數據、控制指令執(zhí)行和對指令及操作數尋址?；痉譃橥ㄓ眉拇嫫鹘M、控制寄存器組和段寄存器組。通用寄存器組

8個16位通用寄存器組成，這些寄存器分為兩組：數據寄存器及地址指針和變址寄存器。第13頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三148086的寄存器結構（1）BHBLAHALCHCLDHDL堆棧指針寄存器基址指針寄存器源變址寄存器目的變址寄存器通用寄存器控制寄存器指令指針寄存器狀態(tài)標志寄存器代碼段寄存器數據段寄存器堆棧段寄存器附加段寄存器段寄存器AXBXCXDXSPBPDISICSDSSSESIPFLAGS第14頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三158086的寄存器結構（2）1、數據寄存器4個數據寄存器：累加器AX，基址寄存器BX，計數寄存器CX，數據寄存器DX特點：可分為高8位（AH、BH、CH、DH）和低8位（AL、BL、CL、DL）。這兩組8位寄存器能分別尋址。這樣，可以將數據寄存器當作一個16位寄存器，也可用作兩個8位寄存器可用來存放8位或16位二進制操作數，這些操作數可以是參加運算的操作數、中間結果或操作數地址大多數算數和邏輯運算指令可以使用這些寄存器第15頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三168086的寄存器結構（3）2、地址指針和變址寄存器4個：堆棧指針SP，基址指針BP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI特點：這4個16位寄存器只能按16位進行存取操作，主要用來形成操作數的地址，用于堆棧操作和變址運算中計算操作數和有效地址SP，BP用于堆棧操作，SP用來確定堆棧在內存中的地址，BP用來存放在現行堆棧段的一個數據區(qū)的“基址”SI，DI用于變址操作，存放變址地址這4個寄存器也可用作數據寄存器第16頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三17通用寄存器的特定用法第17頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三188086的寄存器結構（4）3、指令指針I(yè)P16位專用寄存器，保存下一條要執(zhí)行的指令的偏移地址當BIU從內存中取出一個指令字節(jié)后，IP自動加1，指向下一個字節(jié)IP指向的是指令地址的段內地址偏移量，又稱偏移地址或有效地址程序員不能對IP進行存取操作，程序中的轉移指令、返回指令以及中斷處理能對IP進行操作第18頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三198086的寄存器結構（5）4、標志寄存器FLAGS1514131211109876543210

CFPFAFZFSFTFIFDFOF16位，其中有6個狀態(tài)位，3個控制位

6個狀態(tài)位有：CF、PF、AF、ZF、SF、OF3個控制位有：IF、DF、TF第19頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三208086的寄存器結構（6）標志寄存器FLAGS（狀態(tài)位）進位標志CF，反映算術運算后，最高位（字節(jié)操作為D7，字操作為D15）出現進位或借位的情況，有則為“1”奇偶標志PF，反映操作結果的低八位中“1”的個數的情況，若為偶數，則PF=1輔助進位標志AF，反映一個8位量的低4位向高4位有無進位或借位的情況，有則置“1”零標志ZF，反映運算結果是否為0的情況，結果為0，ZF置為“1”，否則為“0”第20頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三218086的寄存器結構（7）符號標志SF，反映運算結果的符號情況，若結果為負數，SF為“1”，否則為“0”。SF的取值與運算結果最高位（字節(jié)操作為D7，字操作為D15）一致。溢出標志OF，反映帶符號數運算結果是否超過機器所能表示的數值范圍的情況，對字節(jié)運算為-128~+127，對字運算為-32768~+32767。若超過上述范圍則稱為“溢出”，OF=1，否則為“0”。第21頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三228086的寄存器結構（8）標志寄存器FLAGS（控制位）方向標志DF，在進行字符串操作時，每執(zhí)行一條串操作指令，對地址要進行一次調整，由DF決定地址是增還是減。若DF=1，則為減量；DF=0，則為增量。中斷允許標志IF，表示系統是否允許外部可屏蔽中斷。若IF=1，表示允許中斷，IF=0，表示不允許中斷。IF對不可屏蔽中斷及內部中斷請求不起作用。跟蹤標志TF，當TF=1時，CPU每執(zhí)行完一條指令，便自動產生一個內部中斷，對程序進行逐條檢查，常用于程序的調試。第22頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三238086的寄存器結構（9）5、段寄存器內存中通常存放三種信息：代碼（指令）：計算機執(zhí)行何種操作數據（字符、數值）：程序處理的對象堆棧信息：保存返回地址和中間結果為清晰起見，這三類信息分別存放在各自的存儲區(qū)域內（存儲系統中的不同存儲段）8086系統中把可直接尋址的1M字節(jié)內存空間分為稱作段的邏輯區(qū)域，每個段的物理長度為64K字節(jié)。每個段的起始地址的有關值存放在稱為段寄存器的4個16位寄存器中第23頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三248086的寄存器結構（10）4個段寄存器為代碼段寄存器CS：指向當前的代碼段，指令由此段取出數據段寄存器DS：指向當前數據段，通常用來存放程序變量堆棧段寄存器SS：指向當前的堆棧段，堆棧操作所需的就是該段存儲單元的內容附加段寄存器ES：指向當前附加段，通常也用來存儲數據第24頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三25思考8086內部有哪些程序可見的寄存器？其主要作用是什么？第25頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三26§2.3

8086的存儲器組織（1）存儲器組織8086CPU有20條地址線，可配置1MB的存儲器，地址編號為00000H-FFFFFH存儲空間按字節(jié)(8位)進行組織，每個存儲單元存儲一個字節(jié)的數據，若存放“字”數據（16位），則存放在相鄰兩個存儲單元之中，高字節(jié)存放在高地址單元，低字節(jié)存放在低地址單元00000HFFFFFH00001H00002H00003HFFFFEH存儲器第26頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三278086的存儲器組織（2）8086允許字從任何地址開始。字的地址為偶地址時，稱字的存儲是對準的，CPU訪問時需要一個總線周期；若字的地址為奇地址時，稱字的存儲是未對準的，CPU訪問需要兩個總線周期。

高字節(jié)低字節(jié)1587060280H60281H60282H第27頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三288086的存儲器組織（3）存儲器分段8086CPU寄存器皆為16位，內部ALU只能進行16位運算，因此，8086CPU對地址只能進行16位運算，尋址范圍216=65536（64K）字節(jié)。所以引入分段概念，以獲得20位地址一個段是存儲器的一個邏輯單位，其長度可達64KB，每個段都由連續(xù)的存儲單元構成，是存儲器中獨立的可分別尋址的單位每段第一個字節(jié)的位置稱為“段起始地址”，可由軟件指定段起始地址：必須能被16整除（即XXXX0H）幾個段可以相互重疊，也可指向同一空間第28頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三298086的存儲器組織（4）段基址與段內偏移量8086與存儲器之間所有信息的交換都要使用20位的物理地址，而程序中所涉及到的地址都是16位的邏輯地址，對所給定的任一存儲單元而言，有兩部分邏輯地址：

“段地址”：一個段的起始地址的高16位，也稱“段基址”。

“段內偏移量”：段內一個存儲單元的地址相對于段起始地址的距離，也稱“有效地址EA”，“偏移地址”。段地址存放在段寄存器CS、DS、SS、ES中段內偏移量由IP、SP、SI、DI、BX、BP以及相應寄存器的組合而組成第29頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三308086的存儲器組織（5）邏輯地址與物理地址在具有地址變換機構的計算機中，有兩種存儲器地址：

邏輯地址：允許在程序中編排的地址物理地址：信息在存儲器中實際存放地址在8086系統中，每個存儲單元也都認為有這兩類地址第30頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三318086的存儲器組織（6）物理地址的形成存儲單元的20位物理地址是通過將16位的段基址左移4位，再加上16位的偏移地址而形成的，即

物理地址=段基址*10H+段內偏移量例如：6000：0280的物理地址為60280H8086CPU中BIU單元的地址加法器可用來完成物理地址的計算第31頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三328086的存儲器組織（7）信息的分段存儲與段寄存器的關系表各種類型訪問存儲器時的地址成分內存訪問類型默認段寄存器可指定段寄存器段內偏移地址來源123456取指令堆棧操作源串目的串BP用作基址尋址一般數據存取CSSSDSESSSDS無無CS、ES、SS無CS、ES、DSCS、ES、SSIPSPSIDI按尋址方式計算得到的有效地址按尋址方式計算得到的有效地址第32頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三338086的存儲器組織（8）段寄存器的使用約定任何類型訪問存儲器時，其段地址要么由默認段寄存器提供，要么由“指定”的段寄存器提供。段寄存器DS、ES和SS的內容是用傳送指令置入的，但任何傳送型指令不能向段寄存器CS置入數，但一些指令可以設置和影響CS的內容，如：ASSUME偽指令、JMP、CALL、RET、INT和IRET。表中前四項指明了一個16位的指針寄存器或變址寄存器作為段內偏移地址的來源，其它都要按指令碼規(guī)定的尋址方式求得。第33頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三34思考什么是邏輯地址？什么是物理地址？如何由邏輯地址求物理地址？第34頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三35§2.48086的I/O組織I/O接口是保證信息和數據在CPU和I/O設備之間正常傳送的電路。I/O端口是I/O接口內的寄存器，跟存儲單元相同，也是以字節(jié)為單位編址，一個I/O端口有唯一的I/O地址相對應。8086地址總線的低16位用來對8位I/O端口尋址，所以8086的I/O地址空間為64K，可以訪問64K個I/O端口與存儲器類似，任何兩個地址連續(xù)的8位I/O端口，都可以當作一個16位I/O端口，類似于存儲器的字。對8086CPU來說，也象存儲器的字那樣，要實現奇地址的16位I/O端口輸入輸出，都必須訪問兩次。第35頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三368086CPU與存儲器、I/O設備的連接高位決定接口，2或3個低位選擇端口CPU數據線控制線地址線接口地址存儲器中的字節(jié)0101…I/O接口I/O端口…I/O設備高位決定模塊存儲器模塊第36頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三37由于存儲器劃分為模塊，所以存儲器地址的高幾位可用來選擇模塊，其余低位則用來標識該模塊內的字節(jié)或字。同樣，利用I/O地址中的高位來標識I/O接口，而用2或3個低位來選擇該接口內的I/O端口。存儲器和I/O端口的組織（1）第37頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三38地址總線的條數就是二進制地址碼的位數，它能夠表示的不同地址的集合稱為地址空間。存儲單元和I/O端口在同一地址空間，這種方法稱為統一編址，它們的存取指令是一樣的；而兩者在兩個獨立的地址空間，它們的地址碼的位數不同，采用的存取指令是不一樣的，這種方法稱為獨立編址。地址碼的位數決定了地址空間的大小。若地址碼共n位，則可以有2n個地址。對于單地址空間的CPU的處理器，則存儲器和I/O端口合在一起的空間容量為2n個字節(jié)。對于獨立空間的來說，地址總線的條數決定了存儲器地址空間的容量；地址總線中用于I/O端口編址的條數決定I/O地址空間的容量。存儲器和I/O端口的組織（2）第38頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三39

例如在8086CPU系統中，地址總線的條數為20條，則存儲器的最大容量為220，即1MB字節(jié)；它的地址總線的低16位用來對I/O端口編址，則I/O地址空間的容量為216，即64K個I/O端口地址。存儲器和I/O端口的組織（3）第39頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三40§2.5

8086的尋址方式尋址方式：指令中用于說明操作數地址的方法尋址方式分為數據尋址方式和轉移地址尋址方式數據尋址方式通常有8種：1、立即尋址2、寄存器尋址3、直接尋址4、寄存器間接尋址5、寄存器相對尋址6、基址變址尋址7、基址變址且相對尋址8、隱含尋址第40頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三41立即尋址存儲器……9ABC……1234……F5……1000……代碼段數據段MOVAX,1000HAXAHAL100030000H31000H31001H32000H32001H

操作數為立即數，直接存放在代碼段中第41頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三42寄存器尋址AX12A6HBX12A6H

操作數在寄存器中。對于16位數據，寄存器可以是8個通用寄存器中的任意一個（AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP）。對于8位數據，寄存器可以是AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH。例如：MOVAX，BX第42頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三43直接尋址存儲器……9ABC……1234……F5……1000……代碼段數據段30000H31000H31001H32000H32001HMOVAX,[1000H]AXAHAL1234DS30000100031000物理地址

操作數在內存單元中指令碼中直接給出數據的偏移地址第43頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三44寄存器間接尋址（1）

操作數在內存單元中數據的偏移地址由指定的寄存器給出：BX，SI或DIEA=（BX）（SI）（DI）第44頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三45寄存器間接尋址（2）存儲器……9ABC……1234……F5…………代碼段數據段30000H31000H31001H32000H32001HMOVAX,[BX]AXAHAL1234DS30000100031000物理地址BX操作數第45頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三46寄存器相對尋址（1）

操作數在內存單元中數據的偏移地址是位移量和一個基址寄存器（BX、BP）或變址寄存器（SI、DI）的內容之和EA=（BX）（BP）（SI）（DI）+8位disp16位disp第46頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三47寄存器相對尋址（2）存儲器……9ABC……1234……F5……0500……代碼段數據段30000H31000H31001H32000H32001HMOVAX,disp[SI]AXAHAL1234DS300000B0031000物理地址SI操作數0500disp第47頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三48基址變址尋址（1）

操作數在內存單元中數據的偏移地址是一個基址寄存器（BX、BP）和一個變址寄存器（SI、DI）的內容之和EA=（BX）（BP）+（SI）（DI）第48頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三49基址變址尋址（2）存儲器……9ABC……1234……F5…………代碼段數據段30000H31000H31001H32000H32001HMOVAX,[BX][SI]DS30000100032000物理地址BX操作數1000SIAXAHAL9ABC第49頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三50基址變址且相對尋址（1）

操作數在內存單元中。數據的偏移地址是位移量，一個基址寄存器（BX、BP）和一個變址寄存器（SI、DI）的內容三部分之和。+EA=（BX）（BP）+（SI）（DI）8位disp16位disp第50頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三51基址變址且相對尋址（2）存儲器……9ABC……1234……F5……0500……代碼段數據段30000H31000H31001H32000H32001HMOVAX,disp[BX][SI]DS30000100032000物理地址BX操作數0B00SIAXAHAL9ABC0500disp第51頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三52隱含尋址有些指令碼中不包含指明操作數地址的部分，而其操作碼本身隱含地說明了操作數地址。例如：

MUL

CL；其操作為(AX)←(AL)×(CL)在這里，AL操作數并沒有在指令中指明，是由操作碼本身隱含地說明了第52頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三53

若(BX)＝0158H，(DI)＝10A5H，位移量＝1B57H，(DS)＝2100H，(SS)＝1100H，(BP)＝0100H，段寄存器按默認段寄存器，則相對于各種尋址方式的有效地址和物理地址是：⑴直接尋址：

EA＝1B57H物理地址＝(DS)×10H＋EA＝21000H＋1B57H＝22B57H⑵寄存器間接尋址(假設寄存器為BX)：

EA＝0158H物理地址＝(DS)×10H＋EA＝21000H＋0158H＝21158H例題第53頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三54

⑶寄存器相對尋址(假設寄存器為BP)

EA＝0100H＋1B57H＝1C57H物理地址＝(SS)×10H＋EA＝11000H＋1C57H＝12C57H⑷基址變址尋址(假設寄存器為BX和DI)

EA＝0158H＋10A5H＝11FDH物理地址＝(DS)×10H＋EA＝21000H＋11FDH＝221FDH⑸基址變址且相對尋址(假設寄存器為BP和DI)

EA＝0100H＋10A5H＋1B57H＝2CFCH物理地址＝(SS)×10H＋EA＝11000H＋2CFCH＝13CFCH第54頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三55轉移地址的尋址方式指令是按順序存放在存儲器中的，其執(zhí)行順序是由代碼段寄存器CS和指令指針I(yè)P的內容決定的。在正常的情況下，BIU自動修改IP的內容，使它指向下一條指令。程序轉移指令通過改變IP和CS的內容，就可以改變程序的正常執(zhí)行順序。轉移地址的尋址方式有4種：⒈段內直接尋址2.段內間接尋址3.段間直接尋址4.段間間接尋址第55頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三56段內直接尋址JMP指令的操作數部分直接給出目標單元指令所在存儲單元的地址的形成：

CS*10H+（IP）

(IP)=(IP)＋disp(8位或者16位)例如：...JMPABC1...ABC1:……...第56頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三57段內間接尋址JMP指令轉移的目標地址在某一個通用寄存器中或者在某一個字存儲單元中指令所在存儲單元的地址的形成：

CS*10H+（IP）

(IP)←EA(存在寄存器或存儲器單元中)例如：JMPCX或者JMPWORDPTR[BX]第57頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三58段間直接尋址指令碼中直接給出16位的段地址和16位的有效地址。指令所在存儲單元的地址的形成：

(IP)←EA(指令)

(CS)←段地址(指令)例如：COSEG1SEGMENT...JMPFARPTRTRAGET...COSEG1ENDSCOSEG2SEGMENT...TRAGET:--------------------...COSEG2ENDS第58頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三59段間間接尋址段間間接尋址和段內間接尋址相似，要得到的轉移地址包括16位段地址和16位有效地址，使用地址連續(xù)的4個存儲單元存儲指令所在存儲單元的地址的形成：

(IP)←EA(存儲單元的前兩個字節(jié))

(CS)←段地址(存儲單元的后兩個字節(jié))例如：JMPDWORDPTRADDR[BX]或者

JMPDWORDPTR[BX][SI]第59頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三60§2.7

高檔微處理器的寄存器結構和存儲器組織簡介

和8086內部的寄存器結構和存儲器組織相比，高檔微處理器的寄存器結構和存儲器組織具有以下特點：使高檔微處理器具有更強的數據處理能力；高檔微處理器支持多任務操作系統。第60頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三61AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISIIPFLAGSCSDSESSSFSGSEAXEBXECXEDXESPEBPEDIESIEIPEFLAGS31160高檔微處理器的寄存器結構第61頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三62高檔微處理器的訪問存儲器機制奔騰微處理器可以訪問的存儲器空間為4GB；采用虛擬存儲技術，還可以大大擴展存儲空間。第62頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三63實模式與保護模式80286及以上的高檔微處理器都可以工作于實模式或保護模式，而8086只能工作于實模式；實模式下微處理器只能訪問地址低端的1MB存儲空間，所以地址低端的1MB存儲區(qū)稱為實模式存儲器、常規(guī)存儲區(qū)或DOS存儲器系統；DOS要求處理器工作于實模式，而且各種微處理器在任何情況下每次加電或復位后都默認以實模式開始；Windows工作于保護模式，只有保護模式才允許訪問低端的1MB存儲區(qū)和高于1MB以上的存儲區(qū)。第63頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三64保護模式下的存儲器尋址機制保護模式下訪問存儲器的地址仍由兩部分合成，即偏移地址和基地址；其基地址不再直接是段寄存器保存的段地址，而是由段寄存器和對應的描述符寄存器聯合提供的。選擇符選擇符選擇符選擇符選擇符選擇符15012位屬性32位基地址20位邊界段描述符高速緩沖寄存器段寄存器第64頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三65保護模式下的存儲器尋址機制保護模式下的段寄存器保存的不再是段地址，而是提供找到段地址的選擇符；與選擇符密切相關的概念是段描述符，描述符表和描述符寄存器。第65頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三66段描述符段描述符是對段進行說明的固定格式的連續(xù)8個字節(jié)信息；其中包括32位的段地址（基地址），20位的段界限，其余12位是屬性位（標志位和控制位）；32位段地址意味著4GB存儲空間的任何一個單元地址都可以被指定為段的開始；段的界限指明該段的最大偏移量，即段的長度或段內的容量（最大為220=1M）。第66頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三67描述符表和描述符索引表描述符表是在存儲器中定義的用于存儲描述符的特殊用途的段；有三種描述符表：全局描述符表局部描述符表中斷描述符表每個表最多存放213個描述符，每個描述符8個字節(jié)，所以每個表占用存儲器空間為64KB；每個描述符分配一個13位的索引號，索引號乘以8得到這個描述符在描述符表中的開始地址；每個描述符在描述符表中的地址是用索引號經換算得到的。第67頁，講稿