计算机的保护模式.ppt

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1、微机接口技术第二章保护模式提纲2.1保护模式基础2.2内存管理2.3任务2.4特权级保护2.1保护模式基础通常所说的保护模式是指80386处理器及以后的处理器所实现的运行模式。2.1.1CPU的3种运行模式从80386开始，Intel的CPU具有3种运行模式：实模式保护模式虚拟8086模式实模式在实模式下，80X86等同于一个16位的8086微处理器。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.只使用低20位地址线，只能寻址1M字节的物理地址空间.实模式不支持硬件上的多任务切换.不支持特权级，可以执行所有特权指令。DOS操作

2、系统运行于实模式下，而Windows/Linux操作系统运行于保护模式下。保护模式CPU提供了段式和页式内存管理功能，支持多任务和特权级。物理寻址空间高达4GB（80386/80486）或64GB（Pentium及以上CPU）。虚拟8086模式虚拟8086模式又称“V86模式”。32位80X86处理器给每个以“虚拟8086模式”运行的任务“创造”了一个与真实的8086处理器十分相似的运行环境，以便运行DOS程序。既有保护功能又能执行8086代码的工作模式。2.1.1CPU的3种运行模式实模式保护模式V86模式Reset复位Reset复位、修改CR0LM

3、SW指令、修改CR0中断或异常IRETD指令、任务转换Reset复位CPU的3种运行模式及其切换特权级在保护模式下，CPU有4个特权级，分别为特权级0、1、2、3。Ring2Ring0Ring1应用程序操作系统Ring3操作系统运行在高的特权级（Ring0）上，而应用程序运行在低的特权级（Ring3）上，应用程序不能直接修改（破坏）操作系统的程序和数据.2.1.2保护模式下的特殊寄存器通用32位寄存器EAXEBXECXEDXESIEDIEBPESP3116150GDTR:globaldescriptortableLDTR:localdescriptor

4、tableIDTR:interruptdescriptortableTR:taskregisterEIP:32bitsinlengthEFLAGSCR0,CR1,CR2,CR3DR0-DR7(Debugregisters)TR6-TR7(Testregisters)EIPCSDSSSESFSGSAXBXCXDXSPBPSIDIEFLAGSGDTRIDTRLDTRCR0CR1CR2CR3DR0DR1DR2DR3DR4DR5DR6DR7TR6TR7LimitLimitBaseBase0151647MSW2.1.2保护模式下的特殊寄存器标志寄存器标志寄存器E

5、FLAGS也扩展为32位2.1.2保护模式下的特殊寄存器EFLAGS中的位11到位0和8086完全相同。这里主要扩展了4个标志位：VM:v86模式位,=1工作在v86模式，=0工作在实模式或保护模式RF：恢复位，与程序调试有关的一个控制位。NT:嵌套任务位，=1当前任务嵌套在其他任务中IOPL：占2位，规定了哪些特权级的程序可以执行I/O指令2.1.2保护模式下的特殊寄存器指令指针寄存器EIP和堆栈指针寄存器ESPEIP和ESP都是32位寄存器，它们的低16位分别是IP和SP。IPSP3116150EIPESP2.1.2保护模式下的特殊寄存器保护模式增

6、加了四个寄存器：全局描述符表寄存器ＧＤＴＲ中断描述符表寄存器ＩＤＴＲ局部描述符表寄存器ＬＤＴＲ任务寄存器ＴＲ2.1.2保护模式下的特殊寄存器保护模式下存贮器的虚拟地址须先由分段部件转换为线性地址，再由分页部件转换为物理地址。线性地址由段基址和段内偏移量相加得到。段内偏移量３２位（段最大4GB），段基地址仍然由１６位的段寄存器选择。2.1.2保护模式下的特殊寄存器段寄存器的内容，是－个被称为段描述符的索引值，所检索到的表项叫做段描述符，每个段描述符含８个字节，其中包括了３２位的段基址。2.1.2保护模式下的特殊寄存器全局描述符表寄存器GDTRGDTR是4

7、8位的寄存器。其最低16位是限长，给出全局描述符表（GDT）的字节大小（其值比GDT的长度少1）；其高32位是基址，指出GDT在物理存储器中存放的基地址。GDT全局存储器是一种共享系统资源，该存储器可以被所有任务访问。全局描述符表GDT是用来定义全局存储器空间的一种机制，它用段描述符说明一个全局存储器中的段，每个GDT最多含有8192个描述符（8192×8＝64KB）。全局描述符表只能有一个。GDTGDT是位于存贮器中，用全局描述符表寄存器GDTR指出它的位置和大小，可软件编程改变。2.1.2保护模式下的特殊寄存器BASELIMIT0471615819

8、108190全局描述符表GDT全局描述符表寄存器(GDTR)MAX:64kbytes8Kent