微机原理、汇编语言与接口技术 教学课件 ppt 作者 韩晓茹 ch12 IA-32微型计算机系统
113页1、,第12章 IA-32微型计算机系统,12.1 IA-32微处理器概述,什么是IA-32 Intel把字长为32位的微处理器体系结构统称为IA-32 处理器包括80386、80486、Pentium、MMX Pentium、Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、及Pentium 4。 将8086/8088及80286作为IA-32的特殊形式看待。,典型IA-32处理器内部结构,80386是Intel推出的第一个32位处理器,它有以下特点: 1寻址能力增强 80386提供了32位地址总线,使得寻址能力由80286的 16MB,提高到4096MB(232=4GB)。 2增强内存管理 从80386开始,除了分段管理外,还增加了内存分页 (Memory Paging) 的技术。 3增加了虚拟86工作方式 80386还增加了一种叫做保护方式下的虚拟8086方式(简称虚拟8086或虚拟86或V86方式)。,80386的内部结构,中央处理部件,总线接口部件(BIU:Bus Interface Unit),80386的总线接口部件BIU的作用和8086的BIU基本相同,
2、负责CPU内部各部件与存储器、输入/输出接口之间传送数据或指令。 CPU内部的其他部件都能与BIU直接通信,并将它们的总线请求传送给BIU。 数据传送请求优先于指令预取请求。 总线周期仅为2个时钟周期。,指令预取部件(IPU:Instruction Prefetch Unit),指令预取部件由预取单元及预取队列组成。 当BIU不执行取操作数或偏移地址的操作时,若预取队列有空单元或发生控制转移时,预取单元便通过分页部件向BIU发出指令预取请求。 分页部件将预取指令指针送出的线性地址转换为物理地址,再由BIU及系统总线从内存单元中预取出指令代码,放入预取队列中。 80386CPU的预取队列可存放16个字节的指令代码。 进入预取队列的指令代码将被送到指令译码部件进行译码。,指令译码部件(IDU:Instruction Decode Unit),指令译码部件包括指令译码器和已译码指令队列两部分。 它直接从代码预取部件的预取队列中读预取的指令字节并译码,将指令直接转换为内部编码,并存放到已译码指令队列中。 这些内部编码包含了控制其他处理部件的各种控制信号。,执行部件(EU:Execution U
3、nit),执行部件由控制部件、数据处理部件和保护测试部件组成。 它的任务是将已译码指令队列中的内部编码变成按时间顺序排列的一系列控制信息,并发向处理器内部有关的部件,以便完成一条指令的执行。 80386CPU中控制部件还具有加速某种类型操作的功能,如乘法、除法和有效地址的计算等。,存储器管理部件MMU(Memory Management Unit),存储器管理部件MMU(Memory Management Unit)分为分段部件和分页部件。 分段部件用来实现逻辑地址到线性地址的转换。 分页部件用来实现线性地址到物理地址的转换。若分页部件处于允许状态,则分页部件在操作系统的控制下,便产生线性地址到物理地址的转换;若分页部件处于禁止状态,线性地址即为物理地址。,12.2 IA-32处理器的工作模式及寄存器结构,12.2.1 IA-32处理器工作模式 IA-32处理器的三种基本工作模式 实地址模式 保护模式 虚拟8086模式 实模式和虚拟8086模式是为了向下兼容而设置的。而保护模式是我们的主角,是我们现在系统的主要工作模式。 只有在保护模式才能实现多任务,内存分页管理和保护模式。,1.实模
4、式,IA-32处理器被复位或加电的时候以实模式启动。实模式方式的主要特点如下: (1)处理器在实模式下的存储器寻址方式和8086一样,只能访问由低20位地址线确定的1MB存储空间。 (2)存储器采用分段方式,每个段最大64KB,逻辑地址由16位段基地址和16位偏移地址组成。所有的段都是可以读、写。,1.实模式(续),(3)实模式下的中断处理方式和8086处理器相同,也用中断向量表来定位中断服务程序的入口地址。中断向量表的结构和8086处理器的一样,每4个字节组成一个中断向量,存放两个字节的段基地址和两个字节的偏移地址。 (4)实模式下不支持优先级,不支持硬件上的多任务切换。 (5)32位处理器工作在实模式时可以使用80386的32位寄存器,用32位的寄存器进行编程可以使计算程序更加简捷。,2.保护模式,保护虚地址模式简称保护模式。 所谓保护是指在执行多任务操作时,对不同任务使用的不同存储空间进行完全隔离,保护每个任务顺利执行。 虚地址即虚拟地址,是指在保护模式下,处理器可寻址的空间远远大于实际的物理地址空。,保护模式的特点:,(1)处理器所有的地址线都可供寻址, 80386处理器的物理
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