微机原理2007年第二章 2.2 32位微处理器.ppt

* 第2 章 2.2 32位高档微处理器 Intel 公司在推出16 位微处理器8086 之后，相继推出了80286、80386、80486 以及Pentium 系列微处理器，由于具有向上的兼容性，使得80286 之后的微处理器尽管在结构和功能上与8086 相比发生了很大的变化，但从基本概念、结构乃至指令系统仍然是8086 的延续和扩展. （1）工作方式的改进 8086 只有实地址方式(简称实方式)， 80286 增加了一种工作方式----保护方式。而80286 有实地址方式和保护虚拟地址方式(简称保护方式); 80386/80486 /增加V86(虚拟8086)工作方式。 在80286 的基础上进一步改进了多任务处理技术，使得 多个DOS 程序可同时运行。即80386 可模拟多个8086 微处理器来执行多任务的功能。 80486首次部分吸收精简指令集计算机 (Reduced Instruction Set Computer，RISC)技术，以便尽可能缩短 指令执行时间。 （2）Intel Pentium 微处理器 p44 Pentium有四种工作方式，实地址方式，保护方式，虚拟8086，系统管理方式。 四个方面改进技术：内部超标量流水线、内部高速缓存、分支指令预测逻辑及浮点运算单元。 Pentium微处理器内部结构框图 六个段寄存器(p51):16位。 Pentium的寻址机制，p49;不同的工作方式，寻址机制不同 ， 2.1.1实地址方式下 逻辑地址：段基地址，段内偏移地址。 物理地址=段基地址+段内偏移地址 段基地址（段起始地址）=段寄存器*16；整个微机系统的寻址范围1MB; 2.1.2 保护方式下 逻辑地址：段基地址（32位），段内偏移地址（32位）。 段寄存器的内容=段选择子---指向-?段描述符（内存中）； 段基地址（32位）存放在描述符中。 线性地址（32位）=段基地址+段内偏移地址 不分页/分页：物理地址=段基地址+段内偏移地址 ； 寻址范围=232 =4GB;物理地址空间 每个描述符表中，有8192（213）段描述符， 4GB* 213= 64TB(246)的虚拟地址空间。 (3) 从逻辑地址到线性地址的转换。在保护方式下，80386 是用二维逻辑地址访问整个虚拟存储器。此时将6 个段寄存 器改称为段选择子，存放的段选择符，通过段选择符中的 索引在描述符表中查找8B 的描述符，从描述符中取出段基 地址，再与逻辑地址中的32位偏移地址相加后就得到线性地 址。具体操作如下： ① 由虚拟地址提供二维48 位的地址指针，如图 所示，其中 高16 位是段选择符，RPL 表示特权级别；TI 是选择位，当 TI＝0 选择全局描述符表，当TI=1 选择局部描述符表；剩下 13 位为索引值，用于选择213个描述符。低32 位提供偏移量。 ② 由 TI 选择描述符表， 并通过GDTR 或LDTR 提供相应描述符表在内存中的起始 地址。 ③ 将索引值×8 再加上描述符表在内存的起始地址，得到所 对应的描述符在内存中的地址，并从中取出描述符送入段描 述符寄存器中。 ④ 从段描述符寄存器中取出32 位段基地址与32 位偏移地址 相加得到32 位的线性地址。 ⑤ 如果分页部件被禁止，则线性地址就是物理地址。否则将 线性地址送入分页部件中以形成物理地址。 逻辑地址到线性地址的转换 2.1.3 保护方式下虚拟8086，多个局部的实地址寻址 每个任务的寻址范围1MB;整个微机系统的寻址范围=任务数*1MB; 。 *