高性能微处理器资料.ppt

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1、高性能微处理器12.1.280286的寄存器80286的寄存器组与8086基本相同。同样有8个16位数据寄存器AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI。80286的4个段寄存器CS，DS，ES，SS各包括16位段选择器和与之相对应的48位段高速缓冲器（8位存取权域、24位基地址域和16位界限域），共64位，用于逻辑地址到物理地址的转换。80286的标志寄存器增设了两个标志位段寄存器字段。其中，IOPL字段为特权标志，用来定义当前任务的特权层，即优先权（有0～3四级）；NT位为任务嵌套标志，NT＝1，表示当前执行的任务嵌套于另一任务中，否则NT＝0。80286新设了16位的机器状态

2、字（MSW），只使用其中的低4位。80286还增设了4个系统表寄存器：全局描述符表寄存器GDTR、局部描述符表寄存器LDTR、中断描述符表寄存器IDTR、任务状态表寄存器TR。这4个系统表寄存器只在保护方式下使用。80286的保护方式在存储器中设置了三种类型的描述符表：全局描述符表（GDT，GlobalDescriptorTable）、局部描述符表（LDT，LocalDescriptorTable）和中断描述符表（IDT，InterruptDescriptorTable）。与8086比较，80286芯片引脚功能最大的差别是不采用地址、数据线复用方式，因此有68条引脚，封装成四面都有引脚

3、的正方形管壳方式。12.1.380286的存储器组织80286是在芯片内部最早实现存储管理和保护的微处理器。80286有实地址管理方式和保护虚拟地址管理方式。保护虚拟地址管理方式可对多任务操作提供可靠的支持。80286在加电或复位时自动进入实地址方式。可以通过使用指令LMSW和SMSW置机器状态字MSW中的PE位，使CPU进行实地址方式（PE＝0）和保护虚拟地址方式（PE＝1）的切换。新增寻址寄存器保护模式下的存储器寻址段描述符实例12.280386微处理器如果说，微处理器从8位到16位主要是总线的加宽，那么，从16位到32位，则是从体系结构设计上的概念性的革新。32位微处理器的问世是

4、微处理器发展史的又一里程碑。32微处理器普遍采用流水线技术、指令重叠技术、虚拟存储技术、片内存储管理技术、存储器分段、分页保护技术。这些技术的应用，使32位微机可以更有效地处理数据、文字、图像、图形、语音等各种信息，为实现多用户、多任务操作系统提供了有力的支持。12.2.180386的内部结构80386采用流水工作方式，其内部结构按功能划分由六大部件组成：总线接口部件(BIU)、指令预取部件(IPU)、指令译码部件(IDU)、指令执行部件(EU)、分段部件(SU)和分页部件(PU)。寄存器结构12.2.380386的工作方式80386有高性能的存储管理部件MMU，有力地支持了三种工作方

5、式：实地址方式、虚拟地址方式和虚拟8086方式。(1)实地址方式：80386在加电或复位初始化时进入实地址方式，这是一种为建立保护方式作准备的方式。它与8086，80286相同，由16位段选择字左移4位与16位偏移地址相加，得到20位物理地址，可寻址1MB存储空间。这时，段的基地址是在4GB物理存储空间的第一个1MB内。(2)保护虚拟地址方式。80386的保护虚地址方式是其最常用的方式，一般开机或复位后，先进入实地址方式完成初始化，然后立即转入保护虚地址方式，也只有在保护虚地址方式下，80386才能充分发挥其强大的功能。(3)虚拟8086（V86）方式。虚拟8086方式又称为V86方式

6、。80386把标志寄存器中的VM标志位置“1”，即进入V86方式，执行一个8086程序，把VM复位，即退出V86方式而进入保护方式，执行保护方式的80386程序。12.2.480386的存储器管理80386在保护虚拟地址方式下，采用分段、分页两级综合的存储管理，用分段管理组织其逻辑地址空间的结构，用分页管理来管理其物理存储。80386的分段部件把程序的逻辑地址变换为线性地址，进而由分页部件变换为物理地址。这种段管理基础上的分页管理是80386所支持的最全面、功能最强的一种存储管理方式。由于微处理器内还设置高速缓冲存储器（Cache）和其他功能部件，使得这种两级地址转换的速度很快。(1)

7、分段管理80386的分段管理与80286类似。80386的段描述符也为8Byte，段基地址扩大到32位，段限值扩大到1MB，增添了4位语义控制字段。80386的段描述符的格式如图12.4所示：(2)分页管理80386分页采用了页目录表、页表两级页变换机制，低一级的页表是页的映像，由若干页描述符组成，每一个页描述符指示一个物理页面；高一级的页目录表是页表的映像，由若干页目录描述符组成，每一个页目录描述符指示着不同页表，由80386的页目录基地址寄