线性地址逻辑地址和物理地址的区别
计算机系统结构多媒体教程课件_第二章 寻址方式和指令优化1
各自单独编址构成各个一维 线性地址。 例：MEM编址，I/O地址。 特点：指令字长较短，地址 形成简单，MEM编址空间大，但指 令中应有区分各类对象标志及使 用约定增加指令OP（操作码） 长度指令译码复杂。
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统一编址不同对象在一 维统一空间中个占一段地址 空间。 例：VAX/11、MSC—51系 列单片机，6502。 特点：简化指令系统（只 存MEM RD/WR指令），但MEM 空间减少。
1、寻址方式 2、数据表示 3、指令优化
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寻址方式定义：指令为了得到 所需数据或信息而去寻找（或 访问）的方式。 2.1.1 寻址方式分析 2.1.2 逻辑地址与MEM物理地址 转换
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1、寻址对象 2、编址方式 3、寻址方式 4、寻址方式在指令中指 明（表达）形式
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优点：1、不增加硬件，全部用软件实现 2、静态定位装入程序可以对多个程序段组 成的程序进行静态链接，且实现简单。 缺点： 指令地址码修改出错,易导致其他 程序被破坏。妨碍程序可再入性实现， 对提高主存利用率不利。多用户不能共 享放在主存的同一程序，每个用户必须 在各自主存空间存放一个副本。大程序 超过分配的主存容量，必须用覆盖结构。 难于调试、诊断。不利于流水技术采用。
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面向寄存器寻址方式： OP r，m 例：MOV AL，(2000H) OP r1，r2 MOV AL，BL r：寄存器地址，m：MEM单元地 址， OP：操作码。
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微机原理与接口技术第二版答案
微机原理与接⼝技术第⼆版答案2.2 8086微处理器由哪⼏部分组成？各部分的功能是什么？【解】：按功能可分为两部分：总线接⼝单元BIU（Bus Interface Unit）和执⾏单元EU （Execution Unit）。
总线接⼝单元BIU是8086 CPU在存储器和I/O设备之间的接⼝部件，负责对全部引脚的操作，即8086对存储器和I/O设备的所有操作都是由BIU完成的。
所有对外部总线的操作都必须有正确的地址和适当的控制信号，BIU中的各部件主要是围绕这个⽬标设计的。
它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若⼲条控制总线。
其具体任务是：负责从内存单元中预取指令，并将它们送到指令队列缓冲器暂存。
CPU 执⾏指令时，总线接⼝单元要配合执⾏单元，从指定的内存单元或I/O端⼝中取出数据传送给执⾏单元，或者把执⾏单元的处理结果传送到指定的内存单元或I/O端⼝中。
执⾏单元EU中包含1个16位的运算器ALU、8个16位的寄存器、1个16位标志寄存器FR、1个运算暂存器和执⾏单元的控制电路。
这个单元进⾏所有指令的解释和执⾏，同时管理上述有关的寄存器。
EU对指令的执⾏是从取指令操作码开始的，它从总线接⼝单元的指令队列缓冲器中每次取⼀个字节。
如果指令队列缓冲器中是空的，那么EU就要等待BIU通过外部总线从存储器中取得指令并送到EU，通过译码电路分析，发出相应控制命令，控制ALU数据总线中数据的流向。
2.3 简述8086 CPU的寄存器组织。
【解】：（1）通⽤寄存器：通⽤寄存器⼜称数据寄存器，既可作为16位数据寄存器使⽤，也可作为两个8位数据寄存器使⽤。
当⽤作16位时，称为AX、BX、CX、DX。
当⽤作8位时，AH、BH、CH、DH存放⾼字节，AL、BL、CL、DL存放低字节，并且可独⽴寻址。
这样，4个16位寄存器就可当作8个8位寄存器来使⽤。
（2）段寄存器：段寄存器共有4个CS、DS、SS、ES。
代码段寄存器CS表⽰当前使⽤的指令代码可以从该段寄存器指定的存储器段中取得，相应的偏移值则由IP提供；堆栈段寄存器SS指定当前堆栈的起始地址；数据段寄存器DS指⽰当前程序使⽤的数据所存放段的起始地址；附加段寄存器ES则指出当前程序使⽤附加段地址的起始位置，该段⼀般⽤来存放原始数据或运算结果。
微型计算机原理习题及解答
微机原理习题1、微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?答：微型计算机系统：包括微型计算机的硬件系统和必要的系统软件。
微型计算机的硬件系统包括：微型计算机和外围设备。
微型计算机：主要是由微处理器（MPU）、存储器（ROM、RAM）、I/O接口、系统总线组成。
微处理器（MPU）：是用微电子技术将中央处理器（CPU）集成在一块芯片中制成的超大规模集成电路（IC），从逻辑的角度看，其内部主要包括：运算器（或称算术逻辑单元（ＡＬＵ））、控制器和一定数量的寄存器组成。
2、控制总线传输的信号大致有哪几种?答：控制总线用来传输控制信号，协调各部件之间的工作；控制总线是双向的；控制总线包括CPU送往存储器和输入／输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；控制总线还包括其他部件送到CPU的信号，比如，时钟信号、中断请求信号和准备就绪信号等。
3、微型计算机采用总线结构有什么优点?答：采用总线结构的优越性主要表现在两个方面：①简化系统的设计，使CPU、RAM、ROM、I/O接口的设计简单化、标准化，使复杂的硬件系统变为面向总线的单一关系。
②方便系统的硬件扩充——一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。
4、简述8086 CPU的逻辑结构。
答：从逻辑功能上，8086分为两部分：总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)；执行部件EU(Execution Unit)。
其中，总线接口部件包括：地址加法器、段寄存器组、IP指针、指令队列缓冲器、和输入输出控制电路；执行部件包括：运算器、通用寄存器组、标志寄存器、和执行部分的控制电路。
5、8086／8088 和传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同? 这样的设计思想有什么优点?答：传统的计算机都是按照下面3个步骤循环工作的：①从指令指针所指的内存单元中取一条指令送到指令寄存器。
②对指令进行译码，而指令指针进行增值，以指向下一条指令的地址。
微机原理部分习题和答案
目录第1章微型计算机概述 (2)第2章16位和32位微处理器 (2)第3章Pentium的指令系统 (3)第4章存储器、存储管理和高速缓存技术 (4)第5章微型计算机和外设的数据传输 (5)第6章串并行通信和接口技术 (5)第7章中断控制器 (8)第8章DMA控制器 (10)第9章计数器、定时器和多功能接口芯片 (12)第10章模数和数模转换 (14)第1章微型计算机概述1.CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具备哪些主要功能？第2章16位和32位微处理器1.8086从功能上分为哪几个部分？2.8086的总线接口部件由哪几部分组成？3.8086标志寄存器中的内容是什么？4.8086加电后执行的第一条指令的内容及地址是什么？5.8086系统中，设段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址是多少？指向这一物理地址的CS和IP值是唯一的吗？6.8086的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？7.在总线周期的T1、T2、T3、T4状态，8086分别执行什么动作？什么情况下需要插入等待状态TW？TW在哪儿插入？怎样插入？8.8086是怎样解决地址线和数据线的复用问题的？ALE信号何时处于有效电平？9.BHE#信号和A0信号是通过怎样的组合解决存储器和端口的读写操作的？这种组合决定了8086系统中存储器偶地址体及奇地址体之间应该用什么信号区分？怎样区分？10.中断向量指什么？放在哪里？对应于8086的1CH的中断向量存放在哪里？如果1CH的中断处理子程序从5110H:2030H开始，则中断向量应该怎样存放？11.一个可屏蔽中断响应时，CPU要执行哪些读写周期？对一个软件中断又如何？12.什么叫超标量流水线技术？Pentium有哪两条流水线？两条流水线有什么区别？13.分支预测技术是基于怎样的规律而实施的？叙述分支预测技术的实现原理。
14.Pentium有哪三种工作方式？如何在方式间转换？15.Pentium的保护方式主要保护什么？16.Pentium的地址线是双向的吗？17.实地址方式和虚拟8086方式都是类似于8086的方式，从使用场合和工作特点上看，这两种方式有什么主要差别？18.什么叫段基址？它有多少位？什么叫段选择子？段选择子包含哪些内容？19.Pentium的段描述符寄存器中包含哪些内容？20.Pentium的逻辑地址、线性地址、物理地址分别指什么？它们的寻址能力分别为多少？21.Pentium采用哪几种描述符表？这些表的设置带来什么优点？22.Pentium的主要信号分为哪几类？23.Pentium的寄存器分为哪几类？24.Pentium的段寄存器中存储的是什么？25.Pentium有哪几种总线状态？分别有什么特点？26.什么是突发式数据传输？结合主教材中图2.37说明突发式读写周期的时序关系。
微型计算机技术及应用内部习题
微型计算机技术及应用内部习题第一章作业1.主板主要由哪几部分组成？CPU插座、芯片组（北桥芯片、南桥芯片等）、BIOS芯片、系统时钟发生器芯片、总线（前端系统总线FSB、QPI总线、内存总线、图形总线AGP、外围设备总线PCI-E等）、接口（集成驱动电子设备接口IDE、通用串行设备接口USB、以太网接口LAN、音频接口AC’97、超级输入输出接口SIO等）。
2.微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？微处理器是微型计算机的核心，是微型计算机的一部分。
它是集成在一块芯片上的CPU，由运算器和控制器组成。
微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接口和系统总线，是微型计算机系统的主体。
微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。
3.微型计算机的性能指标有哪些？CPU的位数、CPU的主频、内存容量和速度、硬盘容量。
第二章习题1.若(AL)=0C0H,(B某)=03523H,则执行指令ADDAL,BL之后(AL)=_____,(BL)=_____,标志位OF,SF,ZF,AF,CF,PF的状态对应为_____.2.设（SS）＝2250H,（SP）＝0140H,若在堆栈中放入5个数据,则栈顶的物理地址为___,如果又从堆栈中取出3个数据,则栈顶的物理地址为____.3.两个逻辑地址分别为2003H：1009H和2101H：0029H，它们对应的物理地址是多少？说明了什么？4.在8088/8086中，逻辑地址FFFF∶0001,00A2∶37F和B800∶173F的物理地址分别是多少？物理地址＝段地址某10H＋偏移地址所以FFFF：0001的物理地址是FFFFH某10H＋0001H＝FFFF1H00A2：37F的物理地址是00A2某10H＋037FH=00D9FHB800：173F的物理地址是B800某10H＋173F=B973FH5.在8088/8086中，从物理地址388H开始顺序存放下列三个双字节的数据，651AH,D761H和007BH，请问物理地址388H,389H,38AH,38BH,38CH和38DH6个单元中分别是什么数据？地址388H389H38AH38BH38CH38DH内容1AH65H61HD7H7BH00H6.已知当前(DS)＝7F06H，在偏移地址为0075H的存储器中连续存放6个字节的数据：11H，22H，33H，44H，55H，66H。
微机原理与接口技术习题参考答案3-13章..
微机原理与接口技术习题参考答案3-13章..习题3.1 什么是总线？总线是如何分类的？答：总线，是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路，是计算机各部件之间的传送数据、地址和控制信息的公共通路，它能分时地发送与接收各部件的信息。
按照总线系统的层次结构，可以把总线分为片内总线、系统总线、局部总线和外设总线。
3.2 举例说明有哪些常见的系统总线与外设总线。
答：常见的系统总线有：ISA总线、PCI总线、PCI Express总线。
常见的外设总线有：RS-232串行总线、IEEE1394串行总线、USB串行总线。
3.3 ISA总线的主要特点是什么？答：ISA总线的主要特点是：（1）总线支持力强，支持64KB的I/O地址空间、24位存储器地址空间、8/16位数据存取、15级硬件中断、7个DMA通道等。
（2）16位ISA总线是一种多主控（Multi Master）总线，可通过系统总线扩充槽中的MAST ER的信号线实现。
除CPU外，DMA控制器、刷新控制器和带处理器的智能接口卡都可以成为ISA总线的主控设备。
（3）支持8种类型的总线周期，分别为8/16位的存储器读周期、8/16位的存储器写周期、8/16位的I/O读周期、8/16位的I/O写周期、中断请求和中断响应周期、DMA周期、存储器刷新周期和总线仲裁周期。
3.4 PCI总线的主要特点是什么？答：PCI总线的特点概述如下：(1) 线性突发传输：PCI支持突发的数据传输模式，满足了新型处理器高速缓冲存储器（Cache）与内存之间的读写速度要求。
线性突发传输能够更有效地运用总线的带宽去传输数据，以减少不必要的寻址操作。
(2) 多总线主控：PCI总线不同于ISA总线，其地址总线和数据总线是分时复用的。
这样减少了接插件的管脚数，便于实现突发数据的传输。
数据传输时，一个PCI设备作为主控设备，而另一个PCI设备作为从设备。
总线上所有时序的产生与控制，都是由主控设备发起的。
微机原理及接口技术课后习题及参考答案
第一章课后习题1.1 把下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。
① 16.25 ② 35.75 ③ 123.875 ④ 97/1281.2 把下列二进制数转换成十进制数。
① 10101.01 ② 11001.0011 ③ 111.01 ④ 1010.11.3 把下列八进制数转换成十进制数和二进制数。
① 756.07 ② 63.73 ③ 35.6 ④ 323.451.4 把下列十六进制数转换成十进制数。
① A7.8 ② 9AD.BD ③ B7C.8D ④ 1EC1.5 求下列带符号十进制数的8位补码。
① +127 ② －1 ③ －0 ④ -1281.6 求下列带符号十进制数的16位补码。
① +355 ② －11.7 计算机分那几类？各有什么特点？1.8 简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。
1.9 80X86微处理器有几代？各代的名称是什么？1.10 你知道现在的微型机可以配备哪些外部设备？1.11 微型机的运算速度与CPU的工作频率有关吗？1.12 字长与计算机的什么性能有关？习题一参考答案1.1 ① 16.25D=10000.01B=20.2Q=10.4H② 35.75D=.11B=43.6Q=23.CH③ 123.875D=.111B=173.7Q=7B.EH④ 97/128D=64/123+32/128+1/128=0.B=0.604Q=0.C2H1.2 ① 10101.01B=21.25D ② 11001.0011B=25.1875D③ 111.01B=7.25D ④ 1010.1B=10.5D1.3 ① 756.07Q=.B=494.109D ② 63.73Q=.B=51.922D③ 35.6Q=11101.110B=29.75D ④ 323.45Q=.B=211.578D1.4 ① A7.8H=167.5D ② 9AD.BDH=2477.738D③ B7C.8D=2940.551D ④ 1ECH=492D1.5 ① [+127]补= ② [－1]补=③ [－0]补= ④[-128]补=1.6 ① [+355]补= 00011 ② [－1]补= 1111 1111 1111 11111.7 答：传统上分为三类：大型主机、小型机、微型机。
lab2 介绍
内存布局及相关的宏(2)
KERNBASE
–
内核逻辑地址的起始点。从KERNBASE到4G的逻辑 地址映射了0-256M的物理内存，以方便内核直接访 问 用户态程序可以访问地址的界限，更高的内存用户 不可读。一般用来方便判断用户访存是否超界 用户有写权限的地址界限。UTOP和ULIM之间是用 户只读的内核数据结构，如UVPT，UPAGES
参考资料：
outline
Part 1 Physical Page Management
struct Page数据结构 queue.h中实现的双向链表
Part2--Ex2
Exercise2：
完成函数boot_alloc()、page_init()、page_alloc()、 page_free()，实现对物理内存页面的管理 struct Page queue.h中的链表
保护模式
Call cmain()加载内核。（其中包括 这些操作：检查ELF头、检查读多少 个扇区，加载）
虚拟内存布局及相关的宏(1)
/* Virtual memory map: Permissions * kernel/user * 4 Gig --> +----------------------------+ * | Remapped Physical Memory | RW/-* KERNBASE --> +----------------------------+ 0xf0000000 * | Cur. Page Table (Kern. RW) | RW/-- PTSIZE *VPT,KSTACKTOP --> +----------------------------+ 0xefc00000 --+ * | Kernel Stack | RW/-- KSTKSIZE | * | - - - - - - - - - - - - - -| PTSIZE * | Invalid Memory (*) | --/-| * ULIM --> +----------------------------+ 0xef800000 --+ * | Cur. Page Table (User R-) | R-/R- PTSIZE * UVPT --> +----------------------------+ 0xef400000 * | RO PAGES | R-/R- PTSIZE * UPAGES --> +----------------------------+ 0xef000000 * | | * | Empty Memory (*) | * | | * 0 --> +----------------------------+ */
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线性地址逻辑地址和物理地址的区别：
线性地址是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层,是处理器可寻址的内存空间(称为线性
地址空间)中的地址。
程序代码会产生逻辑地址,或者说是段中的偏移地址,加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
如果启用了分页机制,那么线性地址可以再经变换以产生一个物理地址。
若没有启用分页机制,那么线性地址直接就是物理地址。
不过,在开启分页功能之后,一个线性地址可能没有相对映的物理地址,因为它所对应的内存可能被交换到硬盘中。
32位线性地址可用于定位4GB存储单元。
所谓物理地址,就是指系统内存的真正地址。
对于32 位的操作系统,它的范围为
0x00000000~0xFFFFFFFF,共有4GB。
只有当CPU工作于分页模式时,此种类型的地址才会变得非常“有趣”。
本质上,一个物理地址是CPU插脚上可测量的电压。
操作系统通过设立页表将线性地址映射为物理地址。
Windows 2K/XP所用页表布局的某些属性对于调试软件开发人员非常有用。
分页机制把线性地址空间和物理地址空间分别划分为大小相同的块。
这样的块称为页。
通过在线性地址空间的页与物理地址空间的页之间建立映射,分页机制可以实现线性地址到物理地址的转换。
线性地址空间的页与物理地址空间的页之间的映射可根据需要来确定。
线性地址空间的任何一页,可以映射为物理地址空间中的任何一页。
逻辑地址（Logical Address）是指由程式产生的和段相关的偏移地址部分。
例如，你在进行C语言指针编程中，能读取指针变量本身值(&操作)，实际上这个值就是逻辑地址，他是相对于你当前进程数据段的地址，不和绝对物理地址相干。
只有在Intel实模式下，逻辑地址才和物理地址相等（因为实模式没有分段或分页机制,Cpu不进行自动地址转换）；逻辑也就是在Intel保护模式下程式执行代码段限长内的偏移地址（假定代码段、数据段如果完全相同）。
应用程式员仅需和逻辑地址打交道，而分段和分页机制对你来说是完全透明的，仅由系统编程人员涉及。
应用程式员虽然自己能直接操作内存，那也只能在操作系统给你分配的内存段操作。
线性地址（Linear Address）是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层。
程式代码会产生逻辑地址，或说是段中的偏移地址，加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
如果启用了分页机制，那么线性地址能再经变换以产生一个物理地址。
若没有启用分页机制，那么线性地址直接就是物理地址。
Intel 80x86的线性地址空间容量为4G（2的32次方即32根地址总线寻址）。
物理地址（Physical Address）是指出目前CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果地址。
如果启用了分页机制，那么线性地址会使用页目录和页
表中的项变换成物理地址。
如果没有启用分页机制，那么线性地址就直接成为物理地址了。
虚拟内存（Virtual Memory）是指计算机呈现出要比实际拥有的内存大得多的内存量。
因此他允许程式员编制并运行比实际系统拥有的内存大得多的程式。
这使得许多大型项目也能够在具有有限内存资源的系统上实现。
一个非常恰当的比喻是：你不必非常长的轨道就能让一列火车从上海开到北京。
“你只需要足够长的铁轨（比如说3公里）就能完成这个任务。
采取的方法是把后面的铁轨即时铺到火车的前面，只要你的操作足够快并能满足需求，列车就能象在一条完整的轨道上运行。
”
这也就是虚拟内存管理需要完成的任务。
在Linux0.11内核中，给每个程式（进程）都划分了总容量为64MB的虚拟内存空间。
因此程式的逻辑地址范围是0x0000000到0x4000000。
有时我们也把逻辑地址称为虚拟地址。
因为和虚拟内存空间的概念类似，逻辑地址也是和实际物理内存容量无关的。
逻辑地址和物理地址的“差距”是0xC0000000，是由于虚拟地址->线性地址->物理地址映射正好差这个值。
这个值是由操作系统指定的。
机理：
逻辑地址（或称为虚拟地址）到线性地址是由CPU的段机制自动转换的。
如果没有开启分页管理，则线性地址就是物理地址。
如果开启了分页管理，那么系统程式需要参和线性地址到物理地址的转换过程。
具体是通过设置页目录表和页表项进行的。