计算机三级PC技术第一章计算机应用基础知识10
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寄存器组
Pentium4 微处理器实际上是8086/8088内部寄存器的增强与扩充，不同的只是寄存器从16位扩展到32位（段寄存器仍为16位），并且增加了两个段寄存器FS和CS。
1.通用寄存器
通用寄存器包括EAX、EBX、ECX、EDX和ESP、EBP、EDI和ESI。
2.段寄存器
Pentium共有6个段寄存器，即CS、DS、SS、ES以及FS和GS，其中FS和GS是新增设的两上附加段寄存器。这些段寄存器仍然是16位，在保护模式下段寄存器中不是直接存放段地址，而是装入段选择子。
3.指令指针寄存器
Pentium微处器的指令指针寄存器EIP用于访问代码段中的下一条指令，当微处理器工作在实模式时，该寄存器为IP（16位），而当386以上的微处理器工作于保护模式时，该寄存器为EIP（32位）。
4.标志寄存器
标志寄存器EFLAGS用于指示微处理器的状态并控制其操作。
（1）程序不可见的寄存器
这类寄存器包括描述符cache、局部描述表寄存器LDTR、任务寄存器TR、全局描述符表寄存器GDTR和中断描述符表寄存器IDTR。
工作模式与存储器管理
Pentium处理器包括3种工作模式，即实地址模式、保护虚地址模式、虚拟8086模式。
1.实地址模式
处理器加电或复位时都处于这一工作模式。
①采用分段方式，每段最大地址空间为64 KB，物理地址由段地址乘以16加上偏移地址构成，其段地址位于段寄存器中，确定一个64 KB存储器段的起始地址，偏移地址可用来选择段内的任何一个存储单元。
②在00000H~003FFH内存区存放256级中断向量表。
③应用程序不分特权级（相当于特权级0）。
实地址模式下工作的高档微处理器仍然只相当于一个快速的8086/8088。
2.保护虚地址模式
保护模式是80286以上的高档微处理器最常用的工作模式。系统启动后总是先进入实地址模式，对系统进行初始化，然后才转入保护模式进行操作。
在保护模式下，存储器空间采用逻辑地址、线性地址和物理地址来进行描述。地址变换必须分两步进行：第一步将逻辑地址转换为线性地址，第二步再将线性地址转换为物理地址。
1）从逻辑地址到线性地址的转换
在保护模式下，逻辑地址由16位段寄存器中的代码与32位偏移地址组成。在保护模式下段基址不再像实地址模式那样直接由段寄存器提供，而是在段寄存器中装入段选择子（selector），然后通过该选择子间接地到一个描述符表中选择相应的段描述符(descriptor)，并从中获得32位的段基址。这样，就可以将32位段基址与32位的偏移地址相加得到所谓的线性地址。
（1）选择子
选择子是装入段寄存器CS~FS、局部描述符表寄存器LDTR或任务寄存器TR中，对全局描述符表或局部描述符表进行检索的一种数据结构。
（2）描述符
描述符也是一种数据结构，利用该数据结构可以提供有关段的属性、大小、位置以及控制和状态信息。
一个段描述符占用8个字节，其中包括32位的段基址、20位的段限界和8位访问权限以及特片位G、D和AVL。
（3）描述符表和描述符表寄存器
Pentium4微处理器中有3种类型的描述符表，即全局描述表GDT、局部描述符表LDT和中断描述符表IDT。
在8086/8088中段的大小只能在16B~64KB的范围内变化，而Pentiuum4可以根据需要在1~1MB或4KB~4GB的范围内变化。
2）从线性地址到物理地址的转换
若控制寄存器CR0中PG=0，也就是说禁止分页，则分段部件送来的线性地址就是物理地址。
进入分页操作后，线性地址由3个字段组成，它们分别是10位页目录索引值DIR、10位页索引值PAGE和12位偏移地址。
分页部件为了实现从线性地址到物理地址的转换，使用了两种表，即页目录表和页表，这两种表都在存储器中，因此进入地址转换时需要读两次存储器。
3.虚拟8086模式
虚拟8086模式，就是指一个系统可以模拟多个8086微处理同时工作。8086模式下应用程序在最低特权级3级上运行。
Pentium4微处理器除了上述3种工作模式外，还支持系统管理模式（SMM）。
任务管理
1.特权级保护
Pentium4向处理器提供了4个特权级（0~3），其中操作系统的核心放在最高特权级0，操作系统的其余部分放在特权级1，应用程序放在最低特权级3，留下特权级2供中间软件使用。
2.数据访问的保护机制
Pentium4微处理器提供了段、页两级存储保护机制。
3.程序的控制转移
程序的控制转移分为任务内的控制转移和任务间的控制转移两种类型。
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