微机原理 009_Intel 80x86微处理器 图文
合集下载
第二章 80x86微处理器的结构PPT课件
• MN/MX#：接Vcc，最小模式；接GND，最大模式
最小模式引脚信号
• INTA#(24)：Interrupt Acknowledge，输出 – 中断响应信号。向外部输出，低电平有效，表示CPU响应 了外部发来的INTR信号。
• ALE(25)：Address Latch Enable，输出 – 地址锁存使能信号，输出，高电平有效。用来作为地址锁 存器（如74LS373、8282 ）的锁存控制信号。
• A19/S6～A16/S3：地址/状态复用总线 – T1，输出地址高4位； – T2～T4，输出状态 • S6：恒为低电平，指示8086当前使用总线 • S5：与中断允许标志IF相同 • S4,S3：指示当前使用的段寄存器（ES,SS,CS,DS）
公共引脚（con’t）
S4
S3
当前正在使用的段寄存器
最小模式引脚信号（con’t）
• M/IO#(28)：Memory/Input & Output，三态输出 – 存储器或I／O端口访问信号。指示8086的访问对 象，发给MEM或I/O接口。 – M／IO#为高电平时，表示当前CPU正在访问存储 器；M／IO# 为低电平时，表示当前CPU正在访 问I／O端口。
• DEN#(26)：Data Enable，输出 – 表示8086准备发送或接收一个数据 – 数据使能信号，输出，三态，低电平有效。用于数据总线 驱动器（如74LS245、8286 ）的控制信号。
最小模式引脚信号（con’t）
• DT/R#(27)：Data Transmit/Receive，输出 – 数据驱动器数据流向控制信号，输出，三态。 – 在8086系统中，通常采用74LS245、8286或8287 作为数据总线的驱动器，用DT/R#信号来控制数 据驱动器的数据传送方向。 – 当DT/R#＝1时，进行数据发送； – 当DT/R#＝0时，进行数据接收。
最小模式引脚信号
• INTA#(24)：Interrupt Acknowledge，输出 – 中断响应信号。向外部输出，低电平有效，表示CPU响应 了外部发来的INTR信号。
• ALE(25)：Address Latch Enable，输出 – 地址锁存使能信号，输出，高电平有效。用来作为地址锁 存器（如74LS373、8282 ）的锁存控制信号。
• A19/S6～A16/S3：地址/状态复用总线 – T1，输出地址高4位； – T2～T4，输出状态 • S6：恒为低电平，指示8086当前使用总线 • S5：与中断允许标志IF相同 • S4,S3：指示当前使用的段寄存器（ES,SS,CS,DS）
公共引脚（con’t）
S4
S3
当前正在使用的段寄存器
最小模式引脚信号（con’t）
• M/IO#(28)：Memory/Input & Output，三态输出 – 存储器或I／O端口访问信号。指示8086的访问对 象，发给MEM或I/O接口。 – M／IO#为高电平时，表示当前CPU正在访问存储 器；M／IO# 为低电平时，表示当前CPU正在访 问I／O端口。
• DEN#(26)：Data Enable，输出 – 表示8086准备发送或接收一个数据 – 数据使能信号，输出，三态，低电平有效。用于数据总线 驱动器（如74LS245、8286 ）的控制信号。
最小模式引脚信号（con’t）
• DT/R#(27)：Data Transmit/Receive，输出 – 数据驱动器数据流向控制信号，输出，三态。 – 在8086系统中，通常采用74LS245、8286或8287 作为数据总线的驱动器，用DT/R#信号来控制数 据驱动器的数据传送方向。 – 当DT/R#＝1时，进行数据发送； – 当DT/R#＝0时，进行数据接收。
第二章 80X86微处理器PPT课件
80x86/Pentium处理器的寄存器模型
2
❖ EIP是一个专用寄存器，用于寻址当前需要 取出的指令字节。当CPU从内存中取出一个指 令字节后，EIP就自动加1，指向下一指令字节。 当微处理器工作在实模式下时，这个寄存器为 IP(16位)；当80386及更高型号的微处理器工作 于保护模式下时，则是EIP(32位)。
❖ 逻辑地址是编程时所使用的地址。或者说程序设计时 所涉及的地址是逻辑地址而不是物理地址。编程时不 需要知道产生的代码或数据在存储器中的具体物理位 置。这样可以简化存储资源的动态管理。在实模式下 的软件结构中，逻辑地址由“段基值”和“偏移量” 两部分构成。
11
逻辑地址
.
15 段寄存器 0
. 段基值(16位)
从地址FFFF0H～FFFFFH这16个字节单元保留给系 统的初始化代码。当处理器加电或复位(Reset)时， CPU执行的第一条指令就是起始于地址FFFF0H的。通 常是在FFFF0H处存放一条无条件转移指令，以转移到 系统程序的入口处。
通用区域用来存储一般的程序指令和数据。由图可
见，它的地址范围为00400H～FFFEFH。
在实模式下存储器的地址空间为1M字节单元， 其地址范围为00000H～FFFFFH。
实模式下的存储器地址空间被分为通用和专用两 种存储区。
从地址00000H～003FFH这第一个1024个字节单 元是专用的。这个存储区为中断向量表区，专门用 来存放256个中断服务程序的入口地址(也称中断向 量)，每个入口地址占4个字节单元。
标 跟踪标志 志
Trace Flag
进位标志
奇偶标志
状
半进位标志 态
零标志
标 志
符号标志
微机原理课件第二章 80X86微处理器
SF=1：记录运算结果的符号为负。 SF=0：记录运算结果的符号为正。
③
ZF（Zero Flag）零标志
ZF=1：运算结果为0。 ZF=0：运算结果不为0。
④
CF（Carry Flag）进位标志 CF=1：记录运算时从最高有效位产生进位值。
CF=0：记录运算时从最高有效位不产生进位值。
8086/8088微处理器的基本结构
返回
8086/8088微处理器的基本结构
3、寄存器结构
(1) 通用寄存器组
AX、BX、CX、DX 作为通用寄存器。
用来暂存计算过程中所用到的操作数，结果或其它信息。 访问形式: 可以用16位的访问; 或者可以用字节（8位）形式访问, 它们的高8位记作 : AH 、 BH 、 CH 、 DH 。 它们的低8位记作 : AL 、 BL 、 CL 、 DL 。
8086/8088微处理器的基本结构 CX——Count可以作计数寄存器使用。 在循环LOOP指令和串处理指令中用作隐含计数器。 例： MOV CX , 200H AGAIN: …… …… LOOP AGAIN ；（CX)-1(CX),结果0转 AGAIN DX——Data可以作为数据寄存器使用。 一般在双字长乘除法运算时， 把DX和AX组合在一起存放一个双字长(32位)数，DX用来存 放高16位; 对某些I/O操作DX可用来存放I/O的端口地址（口地址 256）。 例： MUL BX ; (AX)(BX)(DX)(AX) 例: IN AL , DX
执行部件EU从指令队列取指 令，并执行。
8086/8088微处理器的基本结构
1、总线接口单元
BIU（Bus Interface Unit）
（1）．功能：负责与 M、I/O 端口传送数据。
③
ZF（Zero Flag）零标志
ZF=1：运算结果为0。 ZF=0：运算结果不为0。
④
CF（Carry Flag）进位标志 CF=1：记录运算时从最高有效位产生进位值。
CF=0：记录运算时从最高有效位不产生进位值。
8086/8088微处理器的基本结构
返回
8086/8088微处理器的基本结构
3、寄存器结构
(1) 通用寄存器组
AX、BX、CX、DX 作为通用寄存器。
用来暂存计算过程中所用到的操作数，结果或其它信息。 访问形式: 可以用16位的访问; 或者可以用字节（8位）形式访问, 它们的高8位记作 : AH 、 BH 、 CH 、 DH 。 它们的低8位记作 : AL 、 BL 、 CL 、 DL 。
8086/8088微处理器的基本结构 CX——Count可以作计数寄存器使用。 在循环LOOP指令和串处理指令中用作隐含计数器。 例： MOV CX , 200H AGAIN: …… …… LOOP AGAIN ；（CX)-1(CX),结果0转 AGAIN DX——Data可以作为数据寄存器使用。 一般在双字长乘除法运算时， 把DX和AX组合在一起存放一个双字长(32位)数，DX用来存 放高16位; 对某些I/O操作DX可用来存放I/O的端口地址（口地址 256）。 例： MUL BX ; (AX)(BX)(DX)(AX) 例: IN AL , DX
执行部件EU从指令队列取指 令，并执行。
8086/8088微处理器的基本结构
1、总线接口单元
BIU（Bus Interface Unit）
（1）．功能：负责与 M、I/O 端口传送数据。
80X86微处理器 PPT课件
第2章 80X86微处理器
2.1 微处理器概述 2.2 8086/8088微处理器的结构 2.3 8086/8088的引脚和工作模式 2.4 8086的基本总线操作
概述
1
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
2
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
一、概述
8088、8086基本类似
➢16位CPU、AB宽度20位
差别：
➢8088内部数据总线是16位，外部是8位，准16 位机。
➢8086内外数据总线都是16位。
2.2 8086/8088微处理器的结构
基本性能：
40脚双列直插封装
采用分时复用的地址/数据总线
8088:时钟频率4.77MHz/8086:时钟频率5MHz 8086的数据线16条（8088的数据线是8条） 20条地址线（可以访问的物理地址空间220Bytes) 两级流水线结构 两种工作模式
执行指令
由EU控制系统向各个相关部件发出与指令一致的控制信号，完成指 令的执行。具体的运算由ALU和相关寄存器负责。
向BIU传送偏移地址信息
在指令执行过程中，如要从内存中取操作数，EU会向BIU发总线请求， 而EU自动算出偏移地址并送到BIU中的内部暂存器，以便求出物理 地址。
管理通用/专用寄存器和标志寄存器。
➢执行部件EU: 执行单元EU从指令队列中取出指令并执行。
特点：
➢取指令和执行指令分开进行，提高了速度。
8086
2.2.1 8086
的 功 能 结 构
通用寄存器
AX AH AL BX BH BL
20位地 地址加法器 址总线
2.1 微处理器概述 2.2 8086/8088微处理器的结构 2.3 8086/8088的引脚和工作模式 2.4 8086的基本总线操作
概述
1
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
2
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
一、概述
8088、8086基本类似
➢16位CPU、AB宽度20位
差别：
➢8088内部数据总线是16位，外部是8位，准16 位机。
➢8086内外数据总线都是16位。
2.2 8086/8088微处理器的结构
基本性能：
40脚双列直插封装
采用分时复用的地址/数据总线
8088:时钟频率4.77MHz/8086:时钟频率5MHz 8086的数据线16条（8088的数据线是8条） 20条地址线（可以访问的物理地址空间220Bytes) 两级流水线结构 两种工作模式
执行指令
由EU控制系统向各个相关部件发出与指令一致的控制信号，完成指 令的执行。具体的运算由ALU和相关寄存器负责。
向BIU传送偏移地址信息
在指令执行过程中，如要从内存中取操作数，EU会向BIU发总线请求， 而EU自动算出偏移地址并送到BIU中的内部暂存器，以便求出物理 地址。
管理通用/专用寄存器和标志寄存器。
➢执行部件EU: 执行单元EU从指令队列中取出指令并执行。
特点：
➢取指令和执行指令分开进行，提高了速度。
8086
2.2.1 8086
的 功 能 结 构
通用寄存器
AX AH AL BX BH BL
20位地 地址加法器 址总线
第2章 80x86微处理器1PPT课件
外
内部暂存器
部
总
线
ALU
执行部分 控制电路
123456
8位
QB 指令队列
标志寄存器
2020/8/18
执行部件 （EU)
总线接口部件 （BIU)
5
1. 执行部件EU（Execution Unit）
➢ 功能
✓ 负责所有指令的译码和执行；
✓ (1) 获取指令代码，译码后产生控制信号；
✓ (2) 进行算术和逻辑运算，并根据运算结果修改标志寄存 器状态位状态；
3
2.1.1 Intel 8086 CPU内部结构
➢功能上，包括运算器和控制器两大部件； ✓ 运算器：负责所有的算术逻辑运算； ✓ 控制器：负责微机系统的所有控制功能；
➢结构上，包括执行单元EU和总线接口单元BIU两个模块； ✓ 执行单元EU
包括指令译码部件、ALU和通用寄存器组，负责指令译码和执行；
➢ 组成
✓ 段寄存器和指令指针寄存器等
√ 地址加法器
✓ 指令队列缓冲器
√ 总线控制逻辑
2020/8/18
9
指令队列缓冲器
➢ 功能
✓ 存放预取的指令，共6字节容量；
✓ 8088 CPU的指令队列缓冲器为4字节容量；
➢ 使用规则
✓ 先进先出，按顺序送入EU执行；
✓ 提供EU执行的所有指令。
➢ 工作过程
✓ (3) 为BIU提供需要传送的数据和16位有效地址。
➢ 组成
✓ 寄存器组
✓ 算术逻辑单元ALU
✓ EU控制部件
2020/8/18
6
算术逻辑单元ALU
➢ 16位的运算器，负责所有的指令执行期间的运算； ✓ 算术运算：加、减、乘、除 ✓ 逻辑运算：与、或、非、异或
009_Intel 80x86微处理器
MMU由分段部件和分页部件构成，可对虚拟存储器进行 段页式管理。若不采用分页，每段大小为1MB，此时线 性地址即为物理地址；若采用分页，每段大小可达4GB， 每页大小为4KB
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
80386的内部结构
MMU
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
实地址模式：最基本的工作方式。实地址模式与16位微 处理器8086/8088的实地址模式保持兼容，当CPU复位后， 系统自动进入实地址模式 保护虚地址模式：多任务操作模式，具有虚拟存储器管 理和保护功能，其主要特点是引入了虚拟存储器的概念 虚拟8086模式：一种既有保护功能又能执行16位微处理 器软件的工作方式。虚拟8086模式的工作原理与保护模 式相同，但程序指定的逻辑地址与8086微处理器相同
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
操作系统建立全局描述符表、局部描述符表和页目表 及分页表 全局描述符表基地址存入 GDTR和页目表基地址存入 CR3，当前任务的局部描述符表基地址存入LDTR 首先通过分段管理得到32位的线性地址，若不启用分 页机制，该32位线性地址即为物理地址 若启用分页机制，在分页管理中，由线性地址的高20 位作为索引，查页目表，得到20位的页基地址，再与 线性地址的低12位(页内偏移量) 相加得到物理地址
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
实地址方式：实方式是80x86系列CPU共有的存储器管 理模式，通过对存储器分段，CPU可实现对1MB存储 器的直接访问 虚拟地址方式：由主存与辅存共同构成存储体系，可有 效的扩充存储空间。虚拟地址方式需要CPU内部的存储 器管理部件MMU与操作系统的共同支持，依据的基本 原理是程序访问的局部性
第3章 80x86微处理器及其系统结构PPT课件
❖内存中指令和数据没有任何区别，都是二进制信息， CPU在工作的时候把有的信息看作指令，有的信息看作 数据。
❖在任何时候，CPU将CS、IP中的内容当作指令的段地 址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中 读取指令码，执行。
结 论：
❖CPU将CS:IP指向的内存单元中的内容看作指令。
❖如果说，内存中的一段信息曾被CPU执行过的话，那么， 它所在的内存单元必然被CS:IP指向过。
18
第3章 80x86微处理器及其系统结构
CS和IP 小结 段地址在8086CPU的寄存器中存放。
❖当8086CPU要访问内存时，由段寄存器提供 内存单元的段地址。
8086CPU的8位寄存器存储逻辑 以AX为例，8086CPU的16位寄存器分为 两个8位寄存器的情况：
数据2000在AX寄存器的存储情况 9
第3章 80x86微处理器及其系统结构
数
据
2000
在
AX 中 的 存
一个字可以存在一个16位寄存器中，这个字的高 位字节和低位字节自然就存在这个寄存器的高8 位寄存器和低8位寄存器中。
3.1 8086微处理器
3.1.2 8086寄存器结构 ❖寄存器的逻辑结构
一个16位寄存器可以存储一个16位的数 据。
一个16位寄存器所能存储的数据的最大 值为216-1
数据18在寄存器AX的存放情况
7
第3章 80x86微处理器及其系统结构
3.1 8086微处理器
3.1.2 8086寄存器结构
»DI目标变址寄存器，指令中SI对应DS，
DI对应ES，不能互换。
11
第3章 80x86微处理器及其系统结构
3.1 8086微处理器
3.1.2 8086寄存器结构 ❖段寄存器
❖在任何时候，CPU将CS、IP中的内容当作指令的段地 址和偏移地址，用它们合成指令的物理地址，到内存中 读取指令码，执行。
结 论：
❖CPU将CS:IP指向的内存单元中的内容看作指令。
❖如果说，内存中的一段信息曾被CPU执行过的话，那么， 它所在的内存单元必然被CS:IP指向过。
18
第3章 80x86微处理器及其系统结构
CS和IP 小结 段地址在8086CPU的寄存器中存放。
❖当8086CPU要访问内存时，由段寄存器提供 内存单元的段地址。
8086CPU的8位寄存器存储逻辑 以AX为例，8086CPU的16位寄存器分为 两个8位寄存器的情况：
数据2000在AX寄存器的存储情况 9
第3章 80x86微处理器及其系统结构
数
据
2000
在
AX 中 的 存
一个字可以存在一个16位寄存器中，这个字的高 位字节和低位字节自然就存在这个寄存器的高8 位寄存器和低8位寄存器中。
3.1 8086微处理器
3.1.2 8086寄存器结构 ❖寄存器的逻辑结构
一个16位寄存器可以存储一个16位的数 据。
一个16位寄存器所能存储的数据的最大 值为216-1
数据18在寄存器AX的存放情况
7
第3章 80x86微处理器及其系统结构
3.1 8086微处理器
3.1.2 8086寄存器结构
»DI目标变址寄存器，指令中SI对应DS，
DI对应ES，不能互换。
11
第3章 80x86微处理器及其系统结构
3.1 8086微处理器
3.1.2 8086寄存器结构 ❖段寄存器
《微机原理》教学课件 第3章80X86微处理器
23
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
4．时序控制信号形成部件
时序控制信号形成部件，对译码器送来的控制信号，按一定 的时序关系产生控制信号序列，控制CPU内部各部件完成指令 功能。同时也发出各种外部控制信号。
时序信号的形成，是在时钟脉冲的作用下进行的。 时序控制信号要根据被控制部件的反馈信号进行调整。
15
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
总线
总线接收器 总线发送器 总线发送器
模
型
状态寄存器
机
移位器
运
算
ALU
器
组
锁存器A 锁存器B
成
框
图
源寄存器
暂存寄存器
通用寄存器
16
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
3.2 控制器的功能和基本组成 3.2.1 控制器的功能
14
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
源寄存器用来存放源操作数。 暂存寄存器用来暂存中间结果。 4．移位器 移位器用来将ALU的数据进行左移、右移、直传、 半字交换等操作。供不同运算要求使用。
5．状态寄存器
状态寄存器用来存放在运算过程中得到的状态 标志（如零标志、进位标志、符号标志等），以便 供程序判断使用。
5．脉冲源，启停线路
脉冲源主要是时钟发生器，它产生一定频率的脉冲信号，作 为整个机器的时钟脉冲，该脉冲信号是机器的工作脉冲的基准 信号。
在加电时，产生一总清信号(RESET)。启停电路送出或封锁 时钟脉冲，控制时序信号的发生或停止，从而启动或停止机器。
24
2021/8/9
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
码部件IDU、执行部件EU、分段部件SU和分页部件PU 6 个部件，按流水线方式工作，可指令重叠
支持3种工作模式：实地址模式，保护虚地址方式以及虚 拟8086模式，保护虚地址方式下，虚存可达64TB
MMU由分段部件和分页部件构成，可对虚拟存储器进行 段页式管理。若不采用分页，每段大小为1MB，此时线 性地址即为物理地址；若采用分页，每段大小可达4GB， 每页大小为4KB
微机原理与接口技术
第九章 Intel 80x86系列微处理器
本章内容
9.1 Intel 80x86微处理器的工作模式 9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理 9.3 Intel 80x86系列微处理器
9.1 Intel 80x86微处理器的工作模式
Intel 80x86微处理器的三种工作模式
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
实地址方式：实方式是80x86系列CPU共有的存储器管 理模式，通过对存储器分段，CPU可实现对1MB存储 器的直接访问
虚拟地址方式：由主存与辅存共同构成存储体系，可有 效的扩充存储空间。虚拟地址方式需要CPU内部的存储 器管理部件MMU与操作系统的共同支持，依据的基本 原理是程序访问的局部性
描述符高速缓冲寄存器 1个64位任务描述符高速缓冲寄存器 3个32位控制寄存器：CR0、CR2、CR3 8个32位调试寄存器：DR0~DR7 2个32位测试寄存器：TR6、TR7
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
操作系统建立全局描述符表、局部描述符表和页目表 及分页表
和执行部件（EU）构成，增加了并行操作程度，有效地加快系 统的处理速度 片内具有存储器管理部件MMU和保护机制，可实现实地址和保 护虚地址(段式管理)两种存储模式。保护虚地址方式下，直接寻 址的内存空间16MB，虚存空间可达1GB 通用寄存器、段寄存器以及指令寄存器与8086完全相同；对标 志寄存器进行了扩展，增加了机器状态寄存器 MSW；另外，每 个段寄存器增加了描述符表寄存器和段描述符高速缓冲寄存器
页表：记录实页与虚页对照关系的表，每个程序都有一 张页表，页表按虚页号排列，页表是根据程序的运行情 况由存储管理软件生成的，对程充员是透明的，内存中 有固定的区域存放页表
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
页式存储器的特点
优点：页面起始位置与大小固定，便于主存的分配，主存 空间利用率高
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
段式虚拟存储器：以程序模块所形成的段作为主存储器物 理空间的分配单位
段式虚拟存储器是适应模块化程序的一种虚拟存储器
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
段式虚拟存储器特点：
优点：段的分界与程序的自然分界相对应，简化动态 存储分配的操作，易于实现不同进程间对主存的共享 和对段进行保护
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80286
80286的内部结构
MMU
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
Intel 80386是于1985年推出，内部/外部数据总线均为32 位，地址总线32位，可直接寻址4GB，其主要特点为：
工作频率16MHz~33MHZ 内部分成总线接口部件BIU、指令预取部件IPU、指令译
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
80386的内部结构
MMU
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
80386内部的寄存器
8个32位通用寄存器 6个16位段寄存器(增加了FS,GS)和6个64位段描述符高速
缓冲器 1个32位指令指针寄存器和1个32标志寄存器 描述符表寄存器：GDTR、IDTR、LDTR， 1个64位局部
缺点：由于页不是逻辑上独立的实体，因而对程序的处理、 保护和共享都不如段式方便
段页式虚拟存储器是段式与页式存储器的结合。把程序按 逻辑结构分段，每段分成固定大小的页。程序对主存的调 入调出是按页面进行的，但又可按段实现共享和保护
段页式虚拟存储器系统中，每个程序是通过一个段表和一 组页表来进行主存物理地址定位的
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80286
Intel 80286是于1982年推出，内/外部数据总线均为16位，地 址总线24位，寻址能力为16MB，其基本特点如下： 工作频率6MHz，12MHz
80286支持两种工作模式方式：实地址模式与保护虚地址模式 内部分为指令部件（IU）、总线部件（BU）、地址部件（AU）
实地址模式：最基本的工作方式。实地址模式与16位微 处理器8086/8088的实地址模式保持兼容，当CPU复位后， 系统自动进入实地址模式
保护虚地址模式：多任务操作模式，具有虚拟存储器管 理和保护功能，其主要特点是引入了虚拟存储器的概念
虚拟8086模式：一种既有保护功能又能执行16位微处理 器软件的工作方式。虚拟8086模式的工作原理与保护模 式相同，但程序指定的逻辑地址与8086微处理器的存储器管理
虚拟存储器的概念：虚拟存储器是一种存储器管理技 术，它提供比物理存储器大得多的存储空间，使程序 设计人员在编写程序时，不用考虑计算机内存的实际 容量，可以编写并运行比实际配置的物理存储器空间 大得多的用户程序
虚拟存储器可分为
段式虚拟存储器 页式虚拟存储器 段页式虚拟存储器
缺点：段的长度各不相同，段的起点和终点不固定定， 给主存空间的分配带来麻烦，容易在段间产生“碎 片” ，造成浪费
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
页式存储器是以页为分配单位的虚拟存储器，即不论是 虚拟存储空间还是主存物理空间都被分成大小相等的页
存储管理软件的任务：接收到CPU送出的虚地址后，它 判断该页是否在主存中，若不在，需把该页内容调入主 存某页；若在，确定是主存的哪一页
支持3种工作模式：实地址模式，保护虚地址方式以及虚 拟8086模式，保护虚地址方式下，虚存可达64TB
MMU由分段部件和分页部件构成，可对虚拟存储器进行 段页式管理。若不采用分页，每段大小为1MB，此时线 性地址即为物理地址；若采用分页，每段大小可达4GB， 每页大小为4KB
微机原理与接口技术
第九章 Intel 80x86系列微处理器
本章内容
9.1 Intel 80x86微处理器的工作模式 9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理 9.3 Intel 80x86系列微处理器
9.1 Intel 80x86微处理器的工作模式
Intel 80x86微处理器的三种工作模式
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
实地址方式：实方式是80x86系列CPU共有的存储器管 理模式，通过对存储器分段，CPU可实现对1MB存储 器的直接访问
虚拟地址方式：由主存与辅存共同构成存储体系，可有 效的扩充存储空间。虚拟地址方式需要CPU内部的存储 器管理部件MMU与操作系统的共同支持，依据的基本 原理是程序访问的局部性
描述符高速缓冲寄存器 1个64位任务描述符高速缓冲寄存器 3个32位控制寄存器：CR0、CR2、CR3 8个32位调试寄存器：DR0~DR7 2个32位测试寄存器：TR6、TR7
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
操作系统建立全局描述符表、局部描述符表和页目表 及分页表
和执行部件（EU）构成，增加了并行操作程度，有效地加快系 统的处理速度 片内具有存储器管理部件MMU和保护机制，可实现实地址和保 护虚地址(段式管理)两种存储模式。保护虚地址方式下，直接寻 址的内存空间16MB，虚存空间可达1GB 通用寄存器、段寄存器以及指令寄存器与8086完全相同；对标 志寄存器进行了扩展，增加了机器状态寄存器 MSW；另外，每 个段寄存器增加了描述符表寄存器和段描述符高速缓冲寄存器
页表：记录实页与虚页对照关系的表，每个程序都有一 张页表，页表按虚页号排列，页表是根据程序的运行情 况由存储管理软件生成的，对程充员是透明的，内存中 有固定的区域存放页表
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
页式存储器的特点
优点：页面起始位置与大小固定，便于主存的分配，主存 空间利用率高
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
段式虚拟存储器：以程序模块所形成的段作为主存储器物 理空间的分配单位
段式虚拟存储器是适应模块化程序的一种虚拟存储器
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
段式虚拟存储器特点：
优点：段的分界与程序的自然分界相对应，简化动态 存储分配的操作，易于实现不同进程间对主存的共享 和对段进行保护
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80286
80286的内部结构
MMU
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
Intel 80386是于1985年推出，内部/外部数据总线均为32 位，地址总线32位，可直接寻址4GB，其主要特点为：
工作频率16MHz~33MHZ 内部分成总线接口部件BIU、指令预取部件IPU、指令译
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
80386的内部结构
MMU
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80386
80386内部的寄存器
8个32位通用寄存器 6个16位段寄存器(增加了FS,GS)和6个64位段描述符高速
缓冲器 1个32位指令指针寄存器和1个32标志寄存器 描述符表寄存器：GDTR、IDTR、LDTR， 1个64位局部
缺点：由于页不是逻辑上独立的实体，因而对程序的处理、 保护和共享都不如段式方便
段页式虚拟存储器是段式与页式存储器的结合。把程序按 逻辑结构分段，每段分成固定大小的页。程序对主存的调 入调出是按页面进行的，但又可按段实现共享和保护
段页式虚拟存储器系统中，每个程序是通过一个段表和一 组页表来进行主存物理地址定位的
9.3 Intel 80x86系列微处理器-80286
Intel 80286是于1982年推出，内/外部数据总线均为16位，地 址总线24位，寻址能力为16MB，其基本特点如下： 工作频率6MHz，12MHz
80286支持两种工作模式方式：实地址模式与保护虚地址模式 内部分为指令部件（IU）、总线部件（BU）、地址部件（AU）
实地址模式：最基本的工作方式。实地址模式与16位微 处理器8086/8088的实地址模式保持兼容，当CPU复位后， 系统自动进入实地址模式
保护虚地址模式：多任务操作模式，具有虚拟存储器管 理和保护功能，其主要特点是引入了虚拟存储器的概念
虚拟8086模式：一种既有保护功能又能执行16位微处理 器软件的工作方式。虚拟8086模式的工作原理与保护模 式相同，但程序指定的逻辑地址与8086微处理器的存储器管理
虚拟存储器的概念：虚拟存储器是一种存储器管理技 术，它提供比物理存储器大得多的存储空间，使程序 设计人员在编写程序时，不用考虑计算机内存的实际 容量，可以编写并运行比实际配置的物理存储器空间 大得多的用户程序
虚拟存储器可分为
段式虚拟存储器 页式虚拟存储器 段页式虚拟存储器
缺点：段的长度各不相同，段的起点和终点不固定定， 给主存空间的分配带来麻烦，容易在段间产生“碎 片” ，造成浪费
9.2 Intel 80x86微处理器的存储器管理
页式存储器是以页为分配单位的虚拟存储器，即不论是 虚拟存储空间还是主存物理空间都被分成大小相等的页
存储管理软件的任务：接收到CPU送出的虚地址后，它 判断该页是否在主存中，若不在，需把该页内容调入主 存某页；若在，确定是主存的哪一页