微机原理 第13章 IA-32结构微处理器的结构与工作方式.ppt

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1、IA-32微处理器有两种主要的工作方式：实地址方式和保护虚地址方式。第13章IA-32微处理器的工作方式13.1实地址方式13.2保护虚地址方式13.3虚拟8086方式13.1实地址方式在实地址方式下的存储器寻址与8086是一样的，32位地址线中的A31～A20不起作用。由段寄存器（CS、SS、DS、ES）的内容*16作为段基地址，加上16位的段内偏移量形成20位的物理地址。在实地址方式下，每一个段最大可达64K字节。所有的段都是可读、写和可执行的。在实地址方式下的内存是不能分页的，故线性地址和物理地址是统一

2、的。13.2保护虚地址方式13.2.1保护方式下的寻址机制在保护方式下，一个存储单元的地址也是由段基地址和段内偏移量两部分组成。13.2.2全局描述符表和局部描述符表在IA-32微处理器中，有三种类型描述符表：全局描述符表（gdt）、局部描述符表（ldt）和中断描述符表（idt）。在整个系统中，全局描述符表和中断描述符表都只有一个，局部描述符表可以有若干个，每一个任务一个。13.2.3描述符在保护虚地址方式下的每一个段，都有一个相应的描述符。描述符由8个字节组成，包含了此段的基地址（32位）、段的大小（20位

3、）、段的类型等一些主要特性。在IA-32微处理器中，主要有两种类型描述符：代段码和数据段描述符；特种数据段和控制描述符。在后一种里又分为特种数据段描述符和控制（门）描述符两大类。13.2.4选择子每一个段相应的描述符在gdt或ldt中。要选择目标段，就要从gdt或ldt中取出相应的描述符，而目标段是由段寄存器规定的。所以，在保护虚地址方式下，段寄存器的内容就成为段选择子，由它从gdt或ldt中读取对应的描述符。13.2.5段描述符的高速缓冲寄存器IA-32微处理器在硬件上增加了一个不可见的段描述符——高速

4、缓冲寄存器（Cache）。每一个段寄存器都有一个对应的高速缓冲寄存器。每当用一个选择子加载一个段寄存器时，IA-32微处理器的硬件自动从描述符表中取出相应的描述符，加载至相应的高速缓冲寄存器中。一旦装入，此后对此段的访问都使用此高速缓冲寄存器中的描述符信息，而不用再去取描述符，直至对段寄存器重新装载此高速缓冲寄存器。13.2.6IA-32微处理器中的特权级IA-32微处理器中的每一个程序都是在一定的特权等级下工作的。为了支持多用户、多任务操作系统，使操作系统程序和用户的任务程序分离，使任务和任务分离，在IA-

5、32微处理器中提供了4个特权等级。利用这个特权系统，可控制特权指令和I／O指令的使用，并控制对段和段描述符的访问。13.2.7任务切换任何多用户／多任务操作系统的一个非常重要的属性，就是它在各任务或各过程之间有快速切换的能力。IA-32微处理器通过硬件支持，提供任务切换指令直接支持这种操作。13.3虚拟8086方式在IA-32微处理器芯片中增加了一种虚拟8086方式。这是在保护虚地址方式下的一种方式，即IA-32微处理器总体上是工作在保护虚地址方式，支持多用户、多任务操作系统的运行，而在多任务的环境中，有的任

6、务可以工作在虚拟8086方式。也即在一个多用户、多任务的操作系统（例如UNIX系统）中，其主体是工作在IA-32微处理器的保护虚地址方式，可以做到有的任务运行于32位的保护方式，运行UNIX支持下的软件；有的任务运行在80286的应用软件；也有的任务运行在虚拟8086方式，执行DOS的应用软件。