內(nèi)存管理與映像接口課件

第四章內(nèi)存管理與映像接口在PC機中,CPU對其部件的訪問分為兩類一種是前面已介紹過的I/O端口尋址方式,它完全為PC機系統(tǒng)輸入/輸出設(shè)備服務另一種訪問方法就是存儲器尋址,主要用于CPU對系統(tǒng)內(nèi)存的管理,也可用作對系統(tǒng)的輸入/輸出接口管理第四章內(nèi)存管理與映像接口在PC機中,CPU對其部件的訪問分1X86的三種工作模式及尋址原理最早的8088CPU是準16位微處理器,其最大的尋址空間為1M字節(jié)操作系統(tǒng)是DOS,因此DOS下的應用軟件的尋址和處理方式必須符合8088的標準為解決CPU性能的發(fā)展與兼容性之間的矛盾，CPU有三種工作模式實地址模式保護模式仿86模式X86的三種工作模式及尋址原理最早的8088CPU是準16位2一、實地址模式實地址模式和8086/8088的尋址方式是一樣的，但運行速度更快,內(nèi)存配置更大些。用戶在8086/8088上運行的程序可以不做任何修改直接在實地址模式下運行開機啟動時,CPU自動進入實地址模式用戶可以一直運行在實模式,也可以通過軟件指令切換到保護模式在實模式下，X86仍使用CS∶IP指示指令地址,每段仍為64K，尋址空間為1MB+64KB-16B一、實地址模式實地址模式和8086/8088的尋址方式是一樣3實地址模式存儲器空間在8086/8088中，利用段尋址可實現(xiàn)的最大范圍為0000H∶0000H--FFFFH∶FFFFH如果把段左移4位加上偏置，尋址范圍為00000H-10FFEFH,該范圍為1MB+64KB-16B8086/8088地址空間被限制在220=1M字節(jié)80386以上CPU有32位地址線，只要在實模式下把A20開通,就可以實現(xiàn)上述范圍的尋址實地址模式存儲器空間在8086/8088中，利用段尋址可實現(xiàn)4實地址模式I/O空間實模式下，80X86與8086/8088有相同的I/O空間，仍為64KB,0000H-FFFFH這些端口地址可以直接被I/O指令所訪問實地址模式I/O空間實模式下，80X86與8086/80885二、保護模式在保護模式下,能利用其全部的地址線參與尋址,并能滿足多用戶、多任務操作系統(tǒng)的要求CPU尋址內(nèi)存時，首先要滿足保護規(guī)則,然后才能進行尋址訪問權(quán)限是指分配給每個任務的一定內(nèi)存資源和讀寫限制保護規(guī)則的含義是指尋址時超越了這些權(quán)限的話,CPU將拒絕執(zhí)行這次尋址,并產(chǎn)生中斷以告警。二、保護模式在保護模式下,能利用其全部的地址線參與尋址,并能6保護規(guī)則是對個別段所采取的措施在保護模式下，段通過轉(zhuǎn)換才能存取在轉(zhuǎn)換的過程中要經(jīng)過一層篩選以防止錯誤的尋址保護規(guī)則是對個別段所采取的措施7實地址模式如何切換到保護模式X86增加了CR0,CR1,CR2和CR3四個控制寄存器CR0的第0位稱為PE位(保護激活位)在實模式下,PE位置0當PE位置1時,系統(tǒng)進入保護模式PE位可以通過指令來改變實地址模式如何切換到保護模式X86增加了CR0,CR1,CR8存儲器分頁管理當CR0的PG位被置為1后，其尋址方式就進入分頁管理這時CPU將32位地址線所管理的4GB線性地址空間分成1048576個頁面，每個頁面占用4KB其目的主要是為了采用虛擬內(nèi)存技術(shù)存儲器分頁管理當CR0的PG位被置為1后，其尋址方式就進入分9虛擬內(nèi)存技術(shù)虛擬內(nèi)存不是由內(nèi)存芯片組成，而是把數(shù)據(jù)存在外部存儲器中（如硬盤）需要用時再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到真正的內(nèi)存中這樣可以極低的價格獲取大量存儲空間虛擬內(nèi)存技術(shù)虛擬內(nèi)存不是由內(nèi)存芯片組成，而是把數(shù)據(jù)存在外部存10保護模式下的四個新寄存器全局描述符表寄存器GDTR(48位)局部描述符表寄存器LDTR(16位)中斷描述符表寄存器IDTR(48位)任務寄存器TR(16位)另外，EAX、EBX、ESP等擴展為32位保護模式下的四個新寄存器全局描述符表寄存器GDTR(48位)11描述符表在內(nèi)存中設(shè)置一個區(qū)域存放描述符，從而構(gòu)成描述符表每個描述符占8個連續(xù)字節(jié)，用來描述一段內(nèi)存基地址及訪問權(quán)限描述符寄存器則指明了對應描述符表的所在內(nèi)存地址CPU在保護模式下的尋址是通過描述符和對應的偏置來完成的386以上CPU的每個任務都劃分一定的內(nèi)存資源描述符表在內(nèi)存中設(shè)置一個區(qū)域存放描述符，從而構(gòu)成描述符表12在保護模式下，段寄存器(如CS,DS,ES等)高13位表示地址偏置第三位是一個全局或局部任務標志位TI如TI=0表示這次尋址是一次全局任務尋址由GDTR與段寄存器高13位偏置一起找到全局描述符表GDT中的一個描述符再加上某偏置寄存器如EIP中的偏置完成尋址任務當TI=1時表示是一次局部任務尋址這時必須用LDTR、GDTR與CS一起找到局部描述符再與EIP一起完成尋址在保護模式下，段寄存器(如CS,DS,ES等)高13位13保護模式下全局或局部任務尋址保護模式下全局或局部任務尋址14保護模式下的尋址空間邏輯地址由段寄存器(如CS)和邏輯偏移量(如EIP)組成段寄存器有16位,其中有效尋址位是高14位,而邏輯偏移量有32位故每個任務所擁有的邏輯地址空間為232×214=246,即64TB保護模式下的尋址空間邏輯地址由段寄存器(如CS)和邏輯偏移量15任務寄存器其內(nèi)容是當前任務的選擇符,間接指示出任務的任務狀態(tài)段TSS，主要用于任務切換功能每一個任務都有一個任務狀態(tài)段TSS在全局描述符表GDT中保留有每個任務的TSS描述符而TSS描述符包括了對應TSS的基地址和表長通過任務寄存器和當前的GDTR可選擇一個TSS描述符任務狀態(tài)段中保留有與這個任務相關(guān)的外部環(huán)境和內(nèi)部數(shù)據(jù)任務寄存器其內(nèi)容是當前任務的選擇符,間接指示出任務的任務狀態(tài)16三、仿86模式CPU對存儲器的尋址是不用描述符的,這點它與實模式相同將段寄存器內(nèi)容左移4位與偏移量一起生成21位線性地址在仿86模式下每個任務的最大尋址空間是1MB多一點三、仿86模式CPU對存儲器的尋址是不用描述符的,這點它與實17三種模式的切換三種模式的切換18DOS下的內(nèi)存管理微機內(nèi)存分為四類:基本內(nèi)存保留內(nèi)存擴充內(nèi)存擴展內(nèi)存DOS下的內(nèi)存管理微機內(nèi)存分為四類:19微機內(nèi)存1、基本內(nèi)存是指8086/8088或286以上CPU在實模式下所能尋址的0-640KB范圍內(nèi)的存儲器2、擴充內(nèi)存占用640KB-1024KB之間的一些地址空間，是對基本內(nèi)存的擴充，可管理1MB以上，可在8086或?qū)嵞Ｊ较鹿芾砗驮L問3、擴展內(nèi)存占用1MB以上的地址空間，也是對基本內(nèi)存的擴充，只能在保護模式下,才能訪問和管理微機內(nèi)存1、基本內(nèi)存是指8086/8088或286以上CPU20擴充內(nèi)存系統(tǒng)BIOS、顯示緩存、接口卡等占用了640KB-1MB的大部分，為了能用有限的地址空間管理更大的內(nèi)存而提出擴充內(nèi)存最早以內(nèi)存卡的形式出現(xiàn)，采用分頁管理的方法微機只分配一個頁的地址空間給擴充內(nèi)存，CPU在某時刻只能對其中某一頁進行直接存取，訪問其他頁時,必須通過換頁機制擴充內(nèi)存系統(tǒng)BIOS、顯示緩存、接口卡等占用了640KB-121EMS（擴充內(nèi)存）規(guī)范操作系統(tǒng)通過實際尋址的“物理頁”與間接存取的“邏輯頁”對擴充內(nèi)存進行管理每一個物理頁為16KB,4個頁構(gòu)成一個頁框，一般在640KB-1MB區(qū)間內(nèi)的連續(xù)64K（4.0的頁間地址可以不連續(xù)）CPU能直接尋址的只是頁框范圍內(nèi)的物理頁空間EMS（擴充內(nèi)存）規(guī)范操作系統(tǒng)通過實際尋址的“物理頁”與間接22XMS（擴展內(nèi)存）標準XMS定義了三個區(qū)域高端存儲區(qū)HMA高端存儲塊UMB擴展存儲塊EMBXMS（擴展內(nèi)存）標準XMS定義了三個區(qū)域23UMB高端內(nèi)存塊位于640KB-1MB的一些存儲器由于這部分內(nèi)存在640KB以上,故稱為高端內(nèi)存(UpperMemory)內(nèi)存不一定是連續(xù)的，可能有好幾個塊EMM386程序建立UMBUMB高端內(nèi)存塊位于640KB-1MB的一些存儲器24HMA高端內(nèi)存區(qū)是指1MB以后的第一個64KB的擴展內(nèi)存與其他擴展內(nèi)存不同,該區(qū)域可以被實模式下的指令直接尋址但8086/8088只有20根地址線,因此被忽視掉HMA高端內(nèi)存區(qū)是指1MB以后的第一個64KB的擴展內(nèi)存25Windows內(nèi)存管理及接口設(shè)計Windows95/98特點混合有16位段和32位碼段可以運行MS-DOS，WIN16，WIN32，應用程序多任務和多線程先進的搶先式多任務處理功能32位文件系統(tǒng)虛擬設(shè)備驅(qū)動程序（VXD）其他特點即插即用（PNP）完善的對象連接嵌入（OLE）長文件名內(nèi)嵌的網(wǎng)絡(luò)功能Windows內(nèi)存管理及接口設(shè)計Windows95/98特26Windows95的內(nèi)存管理特點基于頁面的內(nèi)存管理為每個任務劃分自己獨立的地址空間,使其表現(xiàn)出很強的保護特性Windows95的內(nèi)存管理特點基于頁面的內(nèi)存管理27擴展存儲器接口的幾種方法第一種是將擴展存儲器當作外設(shè),由I/O端口或DMA訪問此時應由接口板自設(shè)置擴展存儲器地址指針,這個地址指針可以由一個計數(shù)器來實現(xiàn)第二種是存儲器至存儲器的DMA傳送第三種方法是將擴展存儲器直接映像為主存儲器的一部分將擴展存儲器當作系統(tǒng)主存儲器的一部分所有能夠訪問主存儲器的指令也以同樣的方式訪問擴展存儲器擴展存儲器接口的幾種方法第一種是將擴展存儲器當作外設(shè),由I/28內(nèi)存直接映像技術(shù)內(nèi)存直接映像：將擴展存儲器的地址映像到系統(tǒng)地址空間之內(nèi)未被占用的區(qū)域，因此可以作為系統(tǒng)存儲器的一部分直接使用PC系統(tǒng)的0C0000H-0DFFFFH這段區(qū)域可作內(nèi)存空間的映像內(nèi)存直接映像技術(shù)內(nèi)存直接映像：將擴展存儲器的地址映像到系統(tǒng)地29PC/AT內(nèi)存分配PC/AT內(nèi)存分配30基于ISA總線的內(nèi)存直接映像用ISA總線進行內(nèi)存直接映像設(shè)計時,通常要使用的信號A0-A19：提供存儲器地址ALE：下降沿處A0--A19被鎖存/MEMCS16：16位存儲器片選信號/SMEMR：存儲器讀信號/SMEMW：存儲器寫信號I/OCHRDY：I/O通道準備就緒信號基于ISA總線的內(nèi)存直接映像用ISA總線進行內(nèi)存直接映像設(shè)計31內(nèi)存直接映像的讀寫控制方式系統(tǒng)總線控制讀寫主機控制寫,外設(shè)控制讀主機控制讀,外設(shè)控制寫混合結(jié)構(gòu)內(nèi)存直接映像的讀寫控制方式系統(tǒng)總線控制讀寫32系統(tǒng)總線控制讀寫對主機存儲容量的擴充，用于存儲器的擴充接口卡系統(tǒng)總線控制讀寫對主機存儲容量的擴充，用于存儲器的擴充接口卡33主機寫外設(shè)讀可以產(chǎn)生任意函數(shù)波形主機將函數(shù)的抽樣值寫入映像存儲器計數(shù)器讀出函數(shù)值并送入D/A主機寫外設(shè)讀可以產(chǎn)生任意函數(shù)波形34主機讀外設(shè)寫這種結(jié)構(gòu)與主機寫外設(shè)讀類似，僅僅數(shù)據(jù)傳送方向相反，因此只要把/MEMW改為/MEMR便可可用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主機讀外設(shè)寫這種結(jié)構(gòu)與主機寫外設(shè)讀類似，僅僅數(shù)據(jù)傳送方向相反35混合結(jié)構(gòu)存儲器既可以由主機控制讀寫，也可由外設(shè)控制讀寫當同時申請讀寫時,電路需要仲裁帶處理器的圖形控制卡是一個典型的混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)存儲器既可以由主機控制讀寫，也可由外設(shè)控制讀寫36SRAM接口設(shè)計SRAM的引腳信號地址線A0-An-1,可訪問2n個存儲單元數(shù)據(jù)輸入/輸出線I/O,每個存儲單元有M位數(shù)據(jù)控制線片選控制/CE或/CS寫控制/WE輸出允許/OESRAM有6116、6264、62256、62512等SRAM接口設(shè)計SRAM的引腳信號37SRAM6264的引腳圖SRAM6264的引腳圖38SRAM6264的讀時序SRAM6264的讀時序39SRAM6264的寫時序SRAM6264的寫時序40主機寫外設(shè)讀的內(nèi)存映像接口電路主機寫外設(shè)讀的內(nèi)存映像接口電路41ROM接口設(shè)計ROM引腳與SRAM類似分為地址線、數(shù)據(jù)線和控制線ROM為讀操作，一般用于存儲程序ROM接口設(shè)計ROM引腳與SRAM類似42微機圖形顯示接口系統(tǒng)ROMBIOS提供了INT10H的中斷服務程序，其中有許多子功能。但并沒有包含適合任何圖形的INT10H圖形顯示接口卡都帶有ROM,ROM中固化了該圖形顯示卡的驅(qū)動程序，當主機啟動時,這些程序自動連接于系統(tǒng)中在調(diào)用INT10H時,實際上就是調(diào)用這些程序與圖形顯示卡硬件來打交道而ROMBIOS中的僅是用戶和這些驅(qū)動程序的接口而已微機圖形顯示接口系統(tǒng)ROMBIOS提供了INT10H的中43防病毒卡防病毒卡包含有存放病毒檢測程序的ROM主機啟動時可以將病毒檢測程序接入程序中，從而在BIOS上建立一個監(jiān)測和防護外殼其優(yōu)先級高于磁盤中任何可執(zhí)行程序和任何微機病毒防病毒卡防病毒卡包含有存放病毒檢測程序的ROM44接口卡固化程序的接入ROMBIOS為接口板上的擴展ROM程序進入系統(tǒng)提供了簡便的接口方法主機啟動時,BIOS設(shè)置中斷向量，并對擴展的ROM模塊進行掃描接口卡上的ROM程序通過中斷可以獲得控制權(quán)尋找接口板上有效的擴展ROM，對C8000H~E0000H以2K為單位進行掃描，尋找ROM塊接口卡固化程序的接入ROMBIOS為接口板上的擴展ROM程45接口板的有效ROM塊定義格式字節(jié)0:55H字節(jié)1:AAH字節(jié)2:長度指示器n用來表示ROM中以512個字節(jié)為一塊的信息塊的個數(shù),即長度為n×512為測試ROM模塊的完整性,在被定義的ROM中,將每一個字節(jié)按模100H求和求和為0時,才認為該模塊有效,校驗結(jié)果放在該模塊的最后一個字節(jié)中字節(jié)3:執(zhí)行程序的遠調(diào)用入口接口板的有效ROM塊定義格式字節(jié)0:55H46擴展ROM中的信息格式擴展ROM中的信息格式47接口板ROM程序的組成第一部分是中斷向量加載和一些初始化工作第二部分是有關(guān)的功能調(diào)用開機時，自動完成功能調(diào)用程序的入口地址加載和初始化接口板ROM程序的組成第一部分是中斷向量加載和一些初始化工作48接口板ROM的執(zhí)行當ROMBIOS找到有效的ROM塊時，對ROM的字節(jié)3作遠調(diào)用接口板執(zhí)行其加電初始化程序，最后執(zhí)行返回指令控制權(quán)還給ROMBIOS,完成系統(tǒng)的啟動接口板ROM的執(zhí)行當ROMBIOS找到有效的ROM塊時，對49新型存儲器FIFO存儲器閃速存儲器雙端口RAM等新型存儲器FIFO存儲器50FIFO存儲器FIFO有兩個端口(輸入口和輸出口)，并按先進先出的順序來暫時存放數(shù)據(jù)寫入FIFO的第一個字將是輸出口被讀出的第一個字輸入口和輸出口的工作彼此是獨立的當FIFO存滿數(shù)據(jù)的時候,它就會阻止繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)當FIFO中所有的數(shù)據(jù)被讀完時,它就會禁止繼續(xù)讀出數(shù)據(jù)FIFO存儲器FIFO有兩個端口(輸入口和輸出口)，并按先進51AM7205AFIFO簡介是一個8192×9位的雙端口靜態(tài)RAM陣列AM7205A按先進先出的次序?qū)懭牖蜃x出數(shù)據(jù)寫和讀操作可以獨立地不同步地同時進行提供了狀態(tài)標志信號來指示FIFO的狀態(tài)讀寫地址指針在達到地址8191之后會自動溢出到地址0FIFO復位時,讀和寫地址指針初始化到地址0AM7205AFIFO簡介是一個8192×9位的雙端口靜態(tài)52AM7205AFIFO方框圖AM7205AFIFO方框圖53AM7205A引腳圖AM7205A引腳圖54閃速存儲器具有可靠的非易失性、電擦除性以及低成本具有隨機存取的特點具有的EPROM基本結(jié)構(gòu)特性閃速存儲器具有可靠的非易失性、電擦除性以及低成本5528F256A閃速存儲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)28F256A閃速存儲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)5628F256A閃速存儲器引腳圖28F256A閃速存儲器引腳圖5728F256A的主要電氣特性快速電擦除：整片擦除時間典型值為1s快速脈沖編程算法：10μs標準字節(jié)編程編程電壓：12V±5%高性能讀操作：120ns最長訪問時間CMOS低功耗：10mA正常工作電流;50μA等待電流閃速非易失工藝抗干擾特性28F256A的主要電氣特性快速電擦除：整片擦除時間典型值為58三、雙端口RAMIDT7130框圖三、雙端口RAMIDT7130框圖5925IDT7130引腳圖25IDT7130引腳圖60IDT7130主要電氣特性高速存取速度:20/25/35/55/100ns低功耗:工作:550mW，等待:5mW可進行數(shù)據(jù)總線寬度擴展可完全異步操作單電壓:+5V±10%TTL電平IDT7130主要電氣特性高速存取速度:20/25/35/561第四章內(nèi)存管理與映像接口在PC機中,CPU對其部件的訪問分為兩類一種是前面已介紹過的I/O端口尋址方式,它完全為PC機系統(tǒng)輸入/輸出設(shè)備服務另一種訪問方法就是存儲器尋址,主要用于CPU對系統(tǒng)內(nèi)存的管理,也可用作對系統(tǒng)的輸入/輸出接口管理第四章內(nèi)存管理與映像接口在PC機中,CPU對其部件的訪問分62X86的三種工作模式及尋址原理最早的8088CPU是準16位微處理器,其最大的尋址空間為1M字節(jié)操作系統(tǒng)是DOS,因此DOS下的應用軟件的尋址和處理方式必須符合8088的標準為解決CPU性能的發(fā)展與兼容性之間的矛盾，CPU有三種工作模式實地址模式保護模式仿86模式X86的三種工作模式及尋址原理最早的8088CPU是準16位63一、實地址模式實地址模式和8086/8088的尋址方式是一樣的，但運行速度更快,內(nèi)存配置更大些。用戶在8086/8088上運行的程序可以不做任何修改直接在實地址模式下運行開機啟動時,CPU自動進入實地址模式用戶可以一直運行在實模式,也可以通過軟件指令切換到保護模式在實模式下，X86仍使用CS∶IP指示指令地址,每段仍為64K，尋址空間為1MB+64KB-16B一、實地址模式實地址模式和8086/8088的尋址方式是一樣64實地址模式存儲器空間在8086/8088中，利用段尋址可實現(xiàn)的最大范圍為0000H∶0000H--FFFFH∶FFFFH如果把段左移4位加上偏置，尋址范圍為00000H-10FFEFH,該范圍為1MB+64KB-16B8086/8088地址空間被限制在220=1M字節(jié)80386以上CPU有32位地址線，只要在實模式下把A20開通,就可以實現(xiàn)上述范圍的尋址實地址模式存儲器空間在8086/8088中，利用段尋址可實現(xiàn)65實地址模式I/O空間實模式下，80X86與8086/8088有相同的I/O空間，仍為64KB,0000H-FFFFH這些端口地址可以直接被I/O指令所訪問實地址模式I/O空間實模式下，80X86與8086/808866二、保護模式在保護模式下,能利用其全部的地址線參與尋址,并能滿足多用戶、多任務操作系統(tǒng)的要求CPU尋址內(nèi)存時，首先要滿足保護規(guī)則,然后才能進行尋址訪問權(quán)限是指分配給每個任務的一定內(nèi)存資源和讀寫限制保護規(guī)則的含義是指尋址時超越了這些權(quán)限的話,CPU將拒絕執(zhí)行這次尋址,并產(chǎn)生中斷以告警。二、保護模式在保護模式下,能利用其全部的地址線參與尋址,并能67保護規(guī)則是對個別段所采取的措施在保護模式下，段通過轉(zhuǎn)換才能存取在轉(zhuǎn)換的過程中要經(jīng)過一層篩選以防止錯誤的尋址保護規(guī)則是對個別段所采取的措施68實地址模式如何切換到保護模式X86增加了CR0,CR1,CR2和CR3四個控制寄存器CR0的第0位稱為PE位(保護激活位)在實模式下,PE位置0當PE位置1時,系統(tǒng)進入保護模式PE位可以通過指令來改變實地址模式如何切換到保護模式X86增加了CR0,CR1,CR69存儲器分頁管理當CR0的PG位被置為1后，其尋址方式就進入分頁管理這時CPU將32位地址線所管理的4GB線性地址空間分成1048576個頁面，每個頁面占用4KB其目的主要是為了采用虛擬內(nèi)存技術(shù)存儲器分頁管理當CR0的PG位被置為1后，其尋址方式就進入分70虛擬內(nèi)存技術(shù)虛擬內(nèi)存不是由內(nèi)存芯片組成，而是把數(shù)據(jù)存在外部存儲器中（如硬盤）需要用時再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到真正的內(nèi)存中這樣可以極低的價格獲取大量存儲空間虛擬內(nèi)存技術(shù)虛擬內(nèi)存不是由內(nèi)存芯片組成，而是把數(shù)據(jù)存在外部存71保護模式下的四個新寄存器全局描述符表寄存器GDTR(48位)局部描述符表寄存器LDTR(16位)中斷描述符表寄存器IDTR(48位)任務寄存器TR(16位)另外，EAX、EBX、ESP等擴展為32位保護模式下的四個新寄存器全局描述符表寄存器GDTR(48位)72描述符表在內(nèi)存中設(shè)置一個區(qū)域存放描述符，從而構(gòu)成描述符表每個描述符占8個連續(xù)字節(jié)，用來描述一段內(nèi)存基地址及訪問權(quán)限描述符寄存器則指明了對應描述符表的所在內(nèi)存地址CPU在保護模式下的尋址是通過描述符和對應的偏置來完成的386以上CPU的每個任務都劃分一定的內(nèi)存資源描述符表在內(nèi)存中設(shè)置一個區(qū)域存放描述符，從而構(gòu)成描述符表73在保護模式下，段寄存器(如CS,DS,ES等)高13位表示地址偏置第三位是一個全局或局部任務標志位TI如TI=0表示這次尋址是一次全局任務尋址由GDTR與段寄存器高13位偏置一起找到全局描述符表GDT中的一個描述符再加上某偏置寄存器如EIP中的偏置完成尋址任務當TI=1時表示是一次局部任務尋址這時必須用LDTR、GDTR與CS一起找到局部描述符再與EIP一起完成尋址在保護模式下，段寄存器(如CS,DS,ES等)高13位74保護模式下全局或局部任務尋址保護模式下全局或局部任務尋址75保護模式下的尋址空間邏輯地址由段寄存器(如CS)和邏輯偏移量(如EIP)組成段寄存器有16位,其中有效尋址位是高14位,而邏輯偏移量有32位故每個任務所擁有的邏輯地址空間為232×214=246,即64TB保護模式下的尋址空間邏輯地址由段寄存器(如CS)和邏輯偏移量76任務寄存器其內(nèi)容是當前任務的選擇符,間接指示出任務的任務狀態(tài)段TSS，主要用于任務切換功能每一個任務都有一個任務狀態(tài)段TSS在全局描述符表GDT中保留有每個任務的TSS描述符而TSS描述符包括了對應TSS的基地址和表長通過任務寄存器和當前的GDTR可選擇一個TSS描述符任務狀態(tài)段中保留有與這個任務相關(guān)的外部環(huán)境和內(nèi)部數(shù)據(jù)任務寄存器其內(nèi)容是當前任務的選擇符,間接指示出任務的任務狀態(tài)77三、仿86模式CPU對存儲器的尋址是不用描述符的,這點它與實模式相同將段寄存器內(nèi)容左移4位與偏移量一起生成21位線性地址在仿86模式下每個任務的最大尋址空間是1MB多一點三、仿86模式CPU對存儲器的尋址是不用描述符的,這點它與實78三種模式的切換三種模式的切換79DOS下的內(nèi)存管理微機內(nèi)存分為四類:基本內(nèi)存保留內(nèi)存擴充內(nèi)存擴展內(nèi)存DOS下的內(nèi)存管理微機內(nèi)存分為四類:80微機內(nèi)存1、基本內(nèi)存是指8086/8088或286以上CPU在實模式下所能尋址的0-640KB范圍內(nèi)的存儲器2、擴充內(nèi)存占用640KB-1024KB之間的一些地址空間，是對基本內(nèi)存的擴充，可管理1MB以上，可在8086或?qū)嵞Ｊ较鹿芾砗驮L問3、擴展內(nèi)存占用1MB以上的地址空間，也是對基本內(nèi)存的擴充，只能在保護模式下,才能訪問和管理微機內(nèi)存1、基本內(nèi)存是指8086/8088或286以上CPU81擴充內(nèi)存系統(tǒng)BIOS、顯示緩存、接口卡等占用了640KB-1MB的大部分，為了能用有限的地址空間管理更大的內(nèi)存而提出擴充內(nèi)存最早以內(nèi)存卡的形式出現(xiàn)，采用分頁管理的方法微機只分配一個頁的地址空間給擴充內(nèi)存，CPU在某時刻只能對其中某一頁進行直接存取，訪問其他頁時,必須通過換頁機制擴充內(nèi)存系統(tǒng)BIOS、顯示緩存、接口卡等占用了640KB-182EMS（擴充內(nèi)存）規(guī)范操作系統(tǒng)通過實際尋址的“物理頁”與間接存取的“邏輯頁”對擴充內(nèi)存進行管理每一個物理頁為16KB,4個頁構(gòu)成一個頁框，一般在640KB-1MB區(qū)間內(nèi)的連續(xù)64K（4.0的頁間地址可以不連續(xù)）CPU能直接尋址的只是頁框范圍內(nèi)的物理頁空間EMS（擴充內(nèi)存）規(guī)范操作系統(tǒng)通過實際尋址的“物理頁”與間接83XMS（擴展內(nèi)存）標準XMS定義了三個區(qū)域高端存儲區(qū)HMA高端存儲塊UMB擴展存儲塊EMBXMS（擴展內(nèi)存）標準XMS定義了三個區(qū)域84UMB高端內(nèi)存塊位于640KB-1MB的一些存儲器由于這部分內(nèi)存在640KB以上,故稱為高端內(nèi)存(UpperMemory)內(nèi)存不一定是連續(xù)的，可能有好幾個塊EMM386程序建立UMBUMB高端內(nèi)存塊位于640KB-1MB的一些存儲器85HMA高端內(nèi)存區(qū)是指1MB以后的第一個64KB的擴展內(nèi)存與其他擴展內(nèi)存不同,該區(qū)域可以被實模式下的指令直接尋址但8086/8088只有20根地址線,因此被忽視掉HMA高端內(nèi)存區(qū)是指1MB以后的第一個64KB的擴展內(nèi)存86Windows內(nèi)存管理及接口設(shè)計Windows95/98特點混合有16位段和32位碼段可以運行MS-DOS，WIN16，WIN32，應用程序多任務和多線程先進的搶先式多任務處理功能32位文件系統(tǒng)虛擬設(shè)備驅(qū)動程序（VXD）其他特點即插即用（PNP）完善的對象連接嵌入（OLE）長文件名內(nèi)嵌的網(wǎng)絡(luò)功能Windows內(nèi)存管理及接口設(shè)計Windows95/98特87Windows95的內(nèi)存管理特點基于頁面的內(nèi)存管理為每個任務劃分自己獨立的地址空間,使其表現(xiàn)出很強的保護特性Windows95的內(nèi)存管理特點基于頁面的內(nèi)存管理88擴展存儲器接口的幾種方法第一種是將擴展存儲器當作外設(shè),由I/O端口或DMA訪問此時應由接口板自設(shè)置擴展存儲器地址指針,這個地址指針可以由一個計數(shù)器來實現(xiàn)第二種是存儲器至存儲器的DMA傳送第三種方法是將擴展存儲器直接映像為主存儲器的一部分將擴展存儲器當作系統(tǒng)主存儲器的一部分所有能夠訪問主存儲器的指令也以同樣的方式訪問擴展存儲器擴展存儲器接口的幾種方法第一種是將擴展存儲器當作外設(shè),由I/89內(nèi)存直接映像技術(shù)內(nèi)存直接映像：將擴展存儲器的地址映像到系統(tǒng)地址空間之內(nèi)未被占用的區(qū)域，因此可以作為系統(tǒng)存儲器的一部分直接使用PC系統(tǒng)的0C0000H-0DFFFFH這段區(qū)域可作內(nèi)存空間的映像內(nèi)存直接映像技術(shù)內(nèi)存直接映像：將擴展存儲器的地址映像到系統(tǒng)地90PC/AT內(nèi)存分配PC/AT內(nèi)存分配91基于ISA總線的內(nèi)存直接映像用ISA總線進行內(nèi)存直接映像設(shè)計時,通常要使用的信號A0-A19：提供存儲器地址ALE：下降沿處A0--A19被鎖存/MEMCS16：16位存儲器片選信號/SMEMR：存儲器讀信號/SMEMW：存儲器寫信號I/OCHRDY：I/O通道準備就緒信號基于ISA總線的內(nèi)存直接映像用ISA總線進行內(nèi)存直接映像設(shè)計92內(nèi)存直接映像的讀寫控制方式系統(tǒng)總線控制讀寫主機控制寫,外設(shè)控制讀主機控制讀,外設(shè)控制寫混合結(jié)構(gòu)內(nèi)存直接映像的讀寫控制方式系統(tǒng)總線控制讀寫93系統(tǒng)總線控制讀寫對主機存儲容量的擴充，用于存儲器的擴充接口卡系統(tǒng)總線控制讀寫對主機存儲容量的擴充，用于存儲器的擴充接口卡94主機寫外設(shè)讀可以產(chǎn)生任意函數(shù)波形主機將函數(shù)的抽樣值寫入映像存儲器計數(shù)器讀出函數(shù)值并送入D/A主機寫外設(shè)讀可以產(chǎn)生任意函數(shù)波形95主機讀外設(shè)寫這種結(jié)構(gòu)與主機寫外設(shè)讀類似，僅僅數(shù)據(jù)傳送方向相反，因此只要把/MEMW改為/MEMR便可可用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主機讀外設(shè)寫這種結(jié)構(gòu)與主機寫外設(shè)讀類似，僅僅數(shù)據(jù)傳送方向相反96混合結(jié)構(gòu)存儲器既可以由主機控制讀寫，也可由外設(shè)控制讀寫當同時申請讀寫時,電路需要仲裁帶處理器的圖形控制卡是一個典型的混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)存儲器既可以由主機控制讀寫，也可由外設(shè)控制讀寫97SRAM接口設(shè)計SRAM的引腳信號地址線A0-An-1,可訪問2n個存儲單元數(shù)據(jù)輸入/輸出線I/O,每個存儲單元有M位數(shù)據(jù)控制線片選控制/CE或/CS寫控制/WE輸出允許/OESRAM有6116、6264、62256、62512等SRAM接口設(shè)計SRAM的引腳信號98SRAM6264的引腳圖SRAM6264的引腳圖99SRAM6264的讀時序SRAM6264的讀時序100SRAM6264的寫時序SRAM6264的寫時序101主機寫外設(shè)讀的內(nèi)存映像接口電路主機寫外設(shè)讀的內(nèi)存映像接口電路102ROM接口設(shè)計ROM引腳與SRAM類似分為地址線、數(shù)據(jù)線和控制線ROM為讀操作，一般用于存儲程序ROM接口設(shè)計ROM引腳與SRAM類似103微機圖形顯示接口系統(tǒng)ROMBIOS提供了INT10H的中斷服務程序，其中有許多子功能。但并沒有包含適合任何圖形的INT10H圖形顯示接口卡都帶有ROM,ROM中固化了該圖形顯示卡的驅(qū)動程序，當主機啟動時,這些程序自動連接于系統(tǒng)中在調(diào)用INT10H時,實際上就是調(diào)用這些程序與圖形顯示卡硬件來打交道而ROMBIOS中的僅是用戶和這些驅(qū)動程序的接口而已微機圖形顯示接口系統(tǒng)ROMBIOS提供了INT10H的中104防病毒卡防病毒卡包含有存放病毒檢測程序的ROM主機啟動時可以將病毒檢測程序接入程序中，從而在BIOS上建立一個監(jiān)測和防護外殼其優(yōu)先級高于磁盤中任何可執(zhí)行程序和任何微機病毒防病毒卡防病毒卡包含有存放病毒檢測程序的ROM105接口卡固化程序的接入ROMBIOS為接口板上的擴展ROM程序進入系統(tǒng)提供了簡便的接口方法主機啟動時,BIOS設(shè)置中斷向量，并對擴展的ROM模塊進行掃描接口卡上的ROM程序通過中斷可以獲得控制權(quán)尋找接口板上有效的擴展ROM，對C8000H~E0000H以2K為單位進行掃描，尋找ROM塊接口卡固化程序的接入ROMBIOS為接口板上的擴展ROM程106接口板的有效ROM塊定義格式字節(jié)0:55H字節(jié)1:A