第二章 微机系统结构 1.pdf

第二章 第二章 微机系统结构 微机系统结构 从Intel8086到Pentium 4 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 本章主要教学内容 80x86微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 8086/8086微处理器的引脚特性 8086微处理器的存储器、I/O组织、时钟和总线周期 80286、80386、80486、Pentium、Pentium 4简介 教学目的 掌握8086微处理器的基本原理，了解80286～Pentium 4CPU 的结构 教学重点： 80x86微处理器的组成及其寄存器结构； 8086的存储 器组织；8086系统配置；8086的总线周期 教学难点 8086微处理器的系统配置和总线周期 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 2-0、80x86微处理器的工作模式 80386 以上系统中有四种工作模式： （1）实地址模式 （2 ）保护模式 （3 ）虚拟8086模式 （4 ）系统管理模式 8086/88系统只有一种工作模式 80286有（1）～（3 ）三种模式 （参见教材P446页） 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 （1）实地址模式 80286 以上的微处理器所采用的8086的工作模 式； 在实模式下，采用类似于8086的体系结构，其寻 址机制、中断处理机制均和8086相同； 寻址空间为1MB，并采用分段方式，每段大小为 64KB； 实模式是80x86处理器在加电或复位后立即出现 的工作方式，系统初始化或引导程序必须先运行 实模式； 实模式是为建立保护模式做准备的工作模式。 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 实模式的内存地址保留区域 在实模式下，存储器中保留两个专用区域 初始化程序区： FFFF0H～FFFFFH，存放进入ROM引导程序 的一条跳转指令； 中断向量表区： 0000H～003FFH，在这1K字节的存储空间中 存放256个中断服务程序的入口地址，每个入 口地址占4个字节（与8086的情形相同）。 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 （2 ）保护模式 支持多任务的工作模式。 提供了一系列的保护机制，如任务地址空间的隔离， 设置特权级（0～3共4个特权级），设置特权指令， 进行访问权限（如只读、只执行）及段限检查等。 80386 以上的微处理器在保护模式下可以访问4G字节 的物理存储空间，段的长度在启动分页功能时是4G 字节，不启动分页功能时是1M字节，分页功能是可 选的。 可以引入虚拟存储器的概念，以扩充编程者所使用的 地址空间。 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 （3 ）虚拟8086模式 虚拟8086模式又称“V86模式”。 它是既有保护功能又能执行8086代码的工作模 式，是一种动态工作模式。 V86模式可以在多任务环境下运行多个用8086编 写的程序（针对8086编写的程序虽然能够在实模 式下运行，但是实模式不支持多任务）。 处理器能够迅速反复地在V86模式和保护模式之 间切换，从保护模式进入V86模式执行8086程 序，然后离开V86模式，进入保护模式继续执行 原来的保护模式程序。 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系 （4 ）系统管理模式（SMM ）