数字电子技术 第2章 IA-32结构微处理器及8086.ppt

4. 指令指针寄存器 * 2.3.3 存储器组织 CPU对存储器的读写 CPU要想进行数据的读写，必须和外部器件（标准的说法是芯片）进行三类信息的交互： 存储单元的地址（地址信息） 器件的选择，读或写命令（控制信息） 读或写的数据（数据信息） * 2.3.3 存储器组织 CPU 内存 地址总线 控制总线 数据总线 CPU对存储器的读写 * * 2.3.3 存储器组织 总线在逻辑上划分的图示： * * 2.3.3 存储器组织 上述的那些存储器在物理上是独立的器件。 但是它们在以下两点上相同： 1、都和CPU的总线相连。 2、CPU对它们进行读或写的时候都通过控制线发出内存读写命令。 * 内存地址空间 将各类存储器看作一个逻辑存储器： 所有的物理存储器被看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器； 每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间； CPU在这段地址空间中读写数据，实际上就是在相对应的物理存储器中读写数据。 2.3.3 存储器组织 * * 8086PC机内存地址空间分配的基本情况 2.3.3 存储器组织 2. 段寄存器 物理地址 00000H FFFFFH …… 内存 CPU访问内存单元时，要给出内存单元的地址，所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间，每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址。 * 其他部件 地址加法器 输入输出 控制电路 内存 8086 段地址 偏移地址 16位 16位 20位 20位 控制总线 数据总线 地址总线 2. 段寄存器 （1）由CPU相关部件提供两个16位的地址 （2）段地址和偏移地址通过内部总线送入地址加法器 （3）地址加法器将2个16位地址合成20位物理地址 （4）通过内部总线将20位物理地址送入输入输出控制电路 （5）将20位物理地址送入地址总线 * 2. 段寄存器 物理地址=段地址×16+偏移地址 地址加法器 1230H 00C8H 1230H 00C8H 12300H 00C8H 12300H +00C8H 123C8H (1)相关部件提供段地址和偏移地址 （2）段地址和偏移地址送入 (3)段地址×16 （4）段地址16+偏移地址，得出物理地址并送入地址总线 * 2.3.3 存储器组织 * 2.3.3 存储器组织 * 2.3.3 存储器组织 * 作业 P41 2.1 2.3 2.5 查阅：数据类型有关资料 * * 1.虚拟8086模式是运行在保护模式中的实模式，为了在32位保护模式下执行纯16位程序。它不是一个真正的CPU模式，还属于保护模式。 ? ? ? ? 2.保护模式同实模式的根本区别是进程内存受保护与否。可寻址空间的区别只是这一原因的果。 ? ? 实模式将整个物理内存看成分段的区域,程序代码和数据位于不同区域，系统程序和用户程序没有区别对待，而且每一个指针都是指向“实在”的物理地址。这样一来，用户程序的一个指针如果指向了系统程序区域或其他用户程序区域，并改变了值，那么对于这个被修改的系统程序或用户程序，其后果就很可能是灾难性的。为了克服这种低劣的内存管理方式，处理器厂商开发出保护模式。这样，物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部的地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，程序对此一无所知。至此，进程（这时我们可以称程序为进程了）有了严格的边界，任何其他进程根本没有办法访问不属于自己的物理内存区域，甚至在自己的虚拟地址范围内也不是可以任意访问的，因为有一些虚拟区域已经被放进一些公共系统运行库。这些区域也不能随便修改，若修改就会有: ? SIGSEGV（linux ? 段错误）;非法内存访问对话框（windows ? 对话框）。 ? ? ? ? CPU启动环境为16位实模式，之后可以切换到保护模式。但从保护模式无法切换回实模式 ? ? ? ? 3.事实上，现在的64位奔腾4处理器，拥有三种基本模式和一种扩展模式， ? ? ? ? ? ? a)基本模式： ? ? ? ? ? ? ? ? ****保护模式：纯32位保护执行环境。 ? ? ? ? ? ? ? ? ****实模式：纯16位无保护执行环境。 ? ? ? ? ? ? ? ? ****系统管理模式：当SMI引脚为有效进入系统管理模式，首先保存当前的CPU上下文。它有独立的地址空间，用来执行电源管理或系统安全方面的指令。 ? ? ? ? ? ? b)扩展模式：****IA-32e模式，64位操作系统运行在该模式。该模式有两种子模式: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1）**兼容模式：该模式下，64位操作系统运行在32位兼容环境，能正常运行16，32位应用程序就像基本的保护模式一样，访问32位地址空间，但不能运行纯1