微機(jī)原理.ppt

1、微機(jī)原理及應(yīng)用,信息與電氣工程學(xué)院,第2章 微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)(5學(xué)時(shí)),2.3 微處理器存儲(chǔ)器組織 2.3.1 IA-32工作方式 2.3.2 實(shí)方式的邏輯段 2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理,2.3.1 IA-32工作方式,實(shí)地址方式 與8086具有相同的基本結(jié)構(gòu) 只能尋址1MB物理存儲(chǔ)器空間 段基地址和偏移量都用16位表示 邏輯段最大不超過64KB 可以使用32位操作數(shù)和32位尋址方式 保護(hù)方式 能發(fā)揮微處理器全部功能 可尋址4GB物理存儲(chǔ)器 段基地址和偏移量都用32位表示 段頁式存儲(chǔ)管理，特權(quán)與保護(hù)能力 虛擬8086方式 保護(hù)方式下的類似實(shí)方式的運(yùn)行環(huán)境 在1MB存儲(chǔ)空間下使用“16位段”

2、,16位段,32位段,2.3.2 實(shí)方式的邏輯段信息存儲(chǔ),基本單位是二進(jìn)制位(bit)，表達(dá)0或1 一個(gè)字節(jié)(Byte)8個(gè)二進(jìn)制位 一個(gè)字(Word)16個(gè)二進(jìn)制位2個(gè)字節(jié) 一個(gè)雙字(Double Word)32個(gè)二進(jìn)制位4個(gè)字節(jié) 一個(gè)4字(Quad Word)64個(gè)二進(jìn)制位8個(gè)字節(jié) 最低有效位LSB：是D0位 最高有效位MSB：對(duì)應(yīng)字節(jié)、字、雙字和4字?jǐn)?shù)據(jù)依次是D7，D15，D31和D63 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)采用字節(jié)尋址 每個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)存儲(chǔ)器地址表示 存放一個(gè)字節(jié)量的數(shù)據(jù),2.3.2 實(shí)方式的邏輯段實(shí)方式的邏輯段,主存空間1M(220)個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)單元 物理地址范圍：00000 HFFFFF H

3、 程序設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行分段管理，但有兩個(gè)限制 每個(gè)邏輯段最大為64KB 邏輯段只能開始于低4位地址全為0的物理地址處 邏輯地址段地址偏移地址 16位段寄存器保存20位段起始物理地址的高16位 偏移地址也用16位數(shù)據(jù)表示 物理地址段地址10H偏移地址,2.3.2 實(shí)方式的邏輯段實(shí)方式的邏輯段,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理段選擇器,保護(hù)方式的16位段寄存器被定義為段選擇器 包含3個(gè)域，指向一個(gè)段描述符 索引域：記錄段描述符在“描述符表”內(nèi)的位置 表指示位TI：指示要尋址的描述符表 請(qǐng)求特權(quán)層RPL：反映請(qǐng)求本次存取的特權(quán)級(jí)別,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理描述符,8個(gè)字節(jié)(64位)，有兩類 段描述符：

4、“描述”邏輯段的屬性 段界限：反映該段的長度，用于存儲(chǔ)空間保護(hù) 基地址：給出段基地址，用于形成物理地址 訪問權(quán)字節(jié)：說明該段的訪問權(quán)限，用于特權(quán)保護(hù) 門描述符：用于程序轉(zhuǎn)移的保護(hù),2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理描述符,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理段式和頁式存儲(chǔ)管理,分段：將程序按照邏輯關(guān)系分成可大可小的模塊 邏輯地址段基地址偏移地址 16位段選擇器(段寄存器) 段描述符 32位段基地址 EIP，ESP，EA32位偏移地址 線性地址段基地址偏移地址 分頁：將程序分成為若干個(gè)大小相同的模塊 不分頁式：物理地址線性地址 分頁管理：線性地址通過2級(jí)查表轉(zhuǎn)換為物理地址 CR3寄存器頁目錄項(xiàng)頁表項(xiàng)偏移量

5、物理地址,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理段式和頁式存儲(chǔ)管理,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(1),分頁管理機(jī)構(gòu)將32位線性地址分成3個(gè)域 目錄索引域(10位) 表索引域(10位) 偏移量域(12位),2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(2),目錄索引域(10位) 用于在頁目錄表中查找一個(gè)頁目錄項(xiàng)(共210項(xiàng)) 基地址由控制寄存器CR3的高20位加12個(gè)0給出 偏移地址(12位)=目錄索引*4 物理地址=基地址+偏移地址,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(3),表索引域(10位) 用于在頁表中查找一個(gè)頁表項(xiàng)(共210項(xiàng)) 基地址由一級(jí)查詢找到的頁目

6、錄項(xiàng)的高20位加12個(gè)0給出 偏移地址(12位)=表索引*4 物理地址=基地址+偏移地址,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(4),偏移量(12位) 基地址由二級(jí)查詢找到的頁表項(xiàng)的高20位加12個(gè)0給出 提供計(jì)算物理地址所需的偏移地址 物理地址=基地址+偏移量,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(5),例如：設(shè)某存儲(chǔ)單元的線性地址為25674 890H，CR3=28345 XXXH，求該存儲(chǔ)單元的物理地址。 將線性地址25674 890H分成3個(gè)域,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(6),一級(jí)查詢 根據(jù)CR3=28345 XXXH，頁目錄表基地址=2

7、8345 000H 根據(jù)目錄索引95H，頁目錄項(xiàng)偏移地址=95H*4=254H 頁目錄項(xiàng)物理地址=28345 000H+254H=28345 254H 設(shè)該頁目錄項(xiàng)的內(nèi)容為00200 021H,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(7),二級(jí)查詢 根據(jù)頁目錄項(xiàng)的內(nèi)容00200 021H，頁表基地址=00200 000H 根據(jù)表索引274H，頁表項(xiàng)偏移地址=274H*4=9D0H 頁表項(xiàng)物理地址=00200 000H+9D0H=00200 9D0H 設(shè)該頁表項(xiàng)的內(nèi)容為34567 021H,2.3.3 保護(hù)方式的段頁管理分頁管理的地址轉(zhuǎn)換(8),物理地址 根據(jù)頁表項(xiàng)的內(nèi)容34567 021H，頁幀基地址=34567 000H 存儲(chǔ)單元偏移地址=890H 存儲(chǔ)單元物理地址=34567 000H+890H=34567 890H,小結(jié),了解微處理器的基本結(jié)構(gòu) 熟悉8086、80386微處理器的結(jié)構(gòu) 掌握