匯編語(yǔ)言第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)

第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第一頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概述

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件與軟件兩部分一、計(jì)算機(jī)硬件二、計(jì)算機(jī)軟件2.1.1硬件硬件是指計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體(如CPU,顯卡等)我們?cè)谶@里將它分為微處理器,存儲(chǔ)器,接口電路,外部設(shè)備和系統(tǒng)總線等。(如左圖所示)微處理器就是由控制器和算術(shù)邏輯部件組成的中央處理器(即CPU)。它的作用是自動(dòng)地執(zhí)行各條指令,協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置,用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)當(dāng)前的數(shù)據(jù)和程序,我們通常接觸的是RAM,它是一種隨機(jī)存取存儲(chǔ)器,它的數(shù)據(jù)在重啟或關(guān)機(jī)后會(huì)丟失,而且在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)還需不斷刷新。

系統(tǒng)總線是將CPU與存儲(chǔ)器及外部設(shè)備連接起來(lái)的導(dǎo)體,它用來(lái)傳輸信息。第二頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)2.1.1硬件外部設(shè)備按功能可分為二類:一類是與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的設(shè)備如鍵盤,打印機(jī)和顯示器等。這些設(shè)備與計(jì)算機(jī)的通訊是通過(guò)I/O接口實(shí)現(xiàn)的。另一類是用來(lái)存儲(chǔ)信息的設(shè)備如磁盤,光盤等。第三頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第四頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第五頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第六頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第七頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第八頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第九頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)151631第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)15第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)機(jī)器規(guī)定：從0地址開(kāi)始，每16個(gè)字節(jié)為一小段。段地址的選取不是任意的，計(jì)算機(jī)規(guī)定：20位二進(jìn)制的地址值中，只有低4位地址值為0的地址才能作為段地址使用。在1M空間中，可以有以下的地址作為段地址使用：00000H00010H……41230H41240H……FFFE0HFFFF0H很明顯，共有64K個(gè)小段的首地址。

第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)16第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)80386的地址總線擴(kuò)展到了32位,可尋址空間一下擴(kuò)充為4G,更為先進(jìn)的是在保護(hù)模式下,它的段范圍不再受限于可憐的64K,可以達(dá)到4k-4G。保護(hù)模式和實(shí)模式好比一對(duì)孿生兄弟,從程序角度來(lái)看幾乎看不出什么區(qū)別,它們都是通過(guò)段寄存器去訪問(wèn)內(nèi)存地址,都通過(guò)中斷和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來(lái)操作硬件,表面上能感覺(jué)得到的差異就是保護(hù)模式能訪問(wèn)的空間是4G,而實(shí)模式只能訪問(wèn)到1M的地址空間。但實(shí)際上保護(hù)模式和實(shí)模式采用了兩種截然不同的思路,保護(hù)模式帶來(lái)的最可貴的優(yōu)點(diǎn)不是單純的擴(kuò)大了內(nèi)存尋址范圍,而是對(duì)內(nèi)存尋址從機(jī)制上提供了保護(hù),將系統(tǒng)的執(zhí)行空間按權(quán)限進(jìn)行了化分。

第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)為什么需要保護(hù)?如今的系統(tǒng)需要支持多個(gè)用戶同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)。為了防止你去破壞別人的任務(wù)，系統(tǒng)有責(zé)任將每個(gè)任務(wù)隔離開(kāi)來(lái)，讓大家各自運(yùn)行在不同的空間，免收干擾。這就是保護(hù)的第一個(gè)方面——任務(wù)間保護(hù)，要做到任務(wù)間保護(hù)需要借助虛擬內(nèi)存技術(shù)（我們后面分析它），其基礎(chǔ)之一就是保護(hù)模式。除了任務(wù)間保護(hù)外，另一個(gè)必須保護(hù)的東西就是操作系統(tǒng)本身，它可是資源調(diào)配的首腦呀！決不能讓你有機(jī)可承，擅自進(jìn)入。必須有一道鐵絲網(wǎng)，將你和操作系統(tǒng)隔離開(kāi)，要想拉起這道鐵絲網(wǎng)，就需要借助保護(hù)模式中的特權(quán)級(jí)機(jī)制。操作系統(tǒng)放在高特權(quán)級(jí)里，你的任務(wù)被放在低特權(quán)級(jí)里。你沒(méi)有權(quán)利去偷看操作系統(tǒng)的內(nèi)容。有什么要求只能請(qǐng)示“領(lǐng)導(dǎo)”（就是保護(hù)機(jī)制），獲得拼準(zhǔn)后才能給你提供服務(wù)。這點(diǎn)可謂是保護(hù)模式的最直接應(yīng)用。第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)我們知道段方式尋址時(shí)，是直接從段寄存器中取得的段的首地址，但是在保護(hù)模式中是要多經(jīng)過(guò)一次檢查手續(xù)才能獲得想要的段地址。

雖然80386有的通用寄存器（EAX,EDI等等）被擴(kuò)充倒了32位，但是其中的段寄存器（DS,ES等）仍然只有16位，顯然不可能再用16位的段寄存器直接存放4G空間需要的32位地址了，所以必須引入了一種間接辦法——將段寄存器存放的地址換成一個(gè)索引指針，尋址時(shí)不再是從段寄存器種去地址，而是先取指針，再通過(guò)該指針?biāo)阉饕粋€(gè)系統(tǒng)維護(hù)的“查找表”讀出所需段的具體信息。

保護(hù)模式中，對(duì)段的處理，不再簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單是16位的段了，而是16位的段選擇符，要到GDT或者LDT中去查找段的位置。用于定義內(nèi)存段的表有兩種：全局描述符表(GDT)和局部描述符表(LDT)。GDT是一個(gè)段描述符數(shù)組，其中包含所有應(yīng)用程序都可以使用的基本描述符。在實(shí)模式中，段長(zhǎng)是固定的(為64KB)，而在保護(hù)模式中，段長(zhǎng)是可變的，其最大可達(dá)4GB。

LDT也是段描述符的一個(gè)數(shù)組。與GDT不同，LDT是一個(gè)段，其中存放的是局部的、不需要全局共享的段描述符。第三十八頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)每一個(gè)操作系統(tǒng)都必須定義一個(gè)GDT，而每一個(gè)正在運(yùn)行的任務(wù)都會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的LDT。每一個(gè)描述符的長(zhǎng)度是8個(gè)字節(jié)，格式如下圖所示。

GDT和LDT是在內(nèi)存中的，由OS設(shè)置。第三十九頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第四十頁(yè)，共四十二頁(yè)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)第四十一頁(yè)，共四十二頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)第一章基礎(chǔ)知識(shí)。第一章基礎(chǔ)知識(shí)。第二章計(jì)算機(jī)組織結(jié)構(gòu)。2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概述。2.1.1硬件。它的作用是自動(dòng)地執(zhí)行各條指令,協(xié)調(diào)