微机原理-第5版(周荷琴)-第13章 (3).pptx

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1、《微型计算机原理与接口技术》第5版第13章32位微型机的基本工作原理13.3保护模式下的内存管理保护模式内存管理在实模式下，80386的段内存管理与8086相同，每个段长度都是64KB，用段基址+偏移量求物理地址。只能访问1MB内存空间。在保护模式下，采用全新的分段分页技术管理内存，能寻址4GB地址空间。采用可变长的分段技术，每段大小：1～232字节(4GB)。分段时还对每段赋予属性和保护信息，进行4级保护。采用分页管理技术，与分段技术相结合，使虚拟存储空间大大超过物理地址，可达到64TB。多任务系统中有了分页功能，还可明显地提高存

2、取数据的效率，并有效利用内存碎片。下面介绍保护模式下的分段分页内存管理技术，主要以80386为例进行讨论。13.3保护模式下的内存管理13.3.1段内存管理技术13.3.2分页内存管理技术13.3.1段内存管理技术逻辑地址、线性地址和物理地址逻辑地址LogicAddress对段内存空间寻址的地址称为逻辑地址，也叫虚拟地址，逻辑地址可表示为“段选择子：偏移地址”。段选择子：16位，存于CS，DS等段寄存器中，通过它能从GDT或LDT中找到64位段描述符，获得段的全部信息。偏移地址：32位，即有效地址EA，计算方法偏移地址＝基址＋变址

3、比例因子＋位移量基址：存放于32位通用寄存器中变址：存放于除ESP外的32位通用寄存器中比例因子：1，2，4，8位移量：8位或32位立即数1.逻辑地址、线性地址和物理地址物理地址PhysicalAddress物理地址是指内存芯片阵列中每个阵列所对应的唯一的地址，32位地址线可直接寻址232＝4GB内存单元。线性地址LinearAddress是沟通逻辑地址与物理地址的桥梁，32位CPU的分段部件将逻辑地址空间转换成32位的线性地址。方法：段选择子中的Index指向GDT或LDT中的一个段描述符，从中可读出线性基地址，加到32位偏移地址

4、上，即形成线性地址。逻辑地址、线性地址和物理地址地址转换分段部件先将逻辑地址线性地址。若分页功能禁止，则线性地址就是物理地址；如允许分页，则分页部件再将线性地址转换成物理地址。2.段描述符共有三类段描述符，用段描述符中的b12位S来区分:S=1，内存段描述符，对应段为代码段、数据段或堆栈段。S=0，系统段描述符和门描述符。内存段描述符内存段描述符都是8字节，分为：段基地址(BaseAddress)，段限长(Limit)和段属性(Attribute)等3部分。1）段基地址基址是32位线性地址A31~A0，指出段的起始位置，可以是32

5、位线性地址(4GB)中的任一个地址。为与80286兼容，在段描述符表中，32位基址分3处存放。2）段限长限长为20位，决定段的可寻址范围，存于2处，也为与80286兼容。要与b23位G结合计算实际限长：G=0，限长高12位为全0；G=1，段限长＝描述符中的20位限长×1000H＋FFFH。3）段内存属性除G，S外，尚有多种属性，尤其是4位的type属性是程序员必须熟悉的。详见课本。系统段描述符和门描述符系统段描述符描述有关80386操作系统的表和任务等信息。任务状态段TSS和局部描述符表LDT都看作系统段。1）任务状态段TSS每个任

6、务都有TSS，用在任务切换时保存任务的环境。低位部分由CPU定义，对应一个任务的各种信息，存放各种寄存器值，占用104（0~67H）字节。高位部分由OS创建任务时定义。CPU通过任务状态寄存器TR和TSS描述符来定位内存中的TSS段。8字节的TSS描述符存放在GDT中，定义了任务状态段在内存中的基址、限长和类型。格式2）门(gate)是一种转换机构。当程序的控制由一个代码段（源代码段）转到另一个目标代码段时，通过门来实现。门设置在目标代码段入口处，控制对该目标代码段访问的权限。门描述符为8字节，格式：4、5字节是门描述符属性，其中T

7、YPE定义门的类型和长度（16/32位）。调用门，段选择子和偏移量指向要调用子程序的目标代码起始地址；任务门只有段选择子，指向GDT中的一个TSS描述符。中断门和陷阱门，选择子和偏移量构成中断处理子程序或陷阱处理程序的入口地址。13.3保护模式下的内存管理13.3.1段内存管理技术13.3.2分页内存管理技术13.3.2分页内存管理技术分页内存管理以Page(页)为单位，将内存空间映射到磁盘空间，便于实现虚拟存储器管理，还能提高存取效率，有效利用内存碎片。是80386对8086的主要功能扩充。80386以4KB为1页，4GB内存分成

8、220个页，在被4KB整除的地址（后3位=000H）处分页。分段技术将逻辑地址线性地址CR0的PE=0禁止分页时，线性地址即物理地址；CR0的PE=1允许分页时，分页部件把将线性地址物理地址。页目录与页表80386采用页目录和页表