微机原理与接口技术第二章尚凤军著幻灯片.ppt

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1、微机原理与接口技术课件第二章尚凤军著第1页，共80页，编辑于2022年，星期六Intel系列微处理器的发展简史系列微处理器的发展简史n1971年年Intel公司研制出公司研制出Intel4004芯片。芯片。Intel4004是第是第一个将一个将CPU的所有元器件包含在单个芯片上，标志的所有元器件包含在单个芯片上，标志微处理器微处理器微处理器微处理器的诞生。的诞生。n1972年年Intel研制出研制出8008微处理器。微处理器。Intel4004和和8008都是专用微处理器，属于都是专用微处理器，属于第一代微处理器第一代微处理器第一代微处理器第一代微处理器。n1974年年Intel研制出第一个通

2、用微处理器研制出第一个通用微处理器Intel8080,是是8位微处理器位微处理器,属于属于第二第二代微处理器代微处理器.当时，当时，Zilog、Motorola和和Intel在微处理器领域三足鼎立。在微处理器领域三足鼎立。n1978年年16位微处理器位微处理器Intel8086出现出现,标志标志第三代微处理器第三代微处理器问世问世.n1982年年2月月1日，日，Intel发布了发布了80286，它也是，它也是Intel公司的第三代公司的第三代16位微处理器。位微处理器。第2页，共80页，编辑于2022年，星期六Intel系列微处理器的发展简史系列微处理器的发展简史n1985年年Intel研制出

3、研制出第四代微处理器第四代微处理器,即即32位的位的80386微处理器微处理器.n1989年年4月月,Intel推出推出25MHz486微处理器微处理器.n1993年年3月月586CPU问世问世.第五代产品命名为第五代产品命名为Pentium(奔腾奔腾).n1997年年5月月Intel发布了发布了Pentium处理器处理器.Pentium开始开始,Intel将同一代产品细分为赛扬将同一代产品细分为赛扬(Celeron)、奔腾、奔腾(Pentium)和至强和至强(Xeon)三个档次三个档次.n1999年年1月月Intel推出奔腾推出奔腾Pentium处理器处理器.n2000年年11月月Intel

4、发布了发布了Pentium处理器处理器.n2003年年4月月Intel增加了增加了迅驰迅驰(Centrino)系列产品系列产品,主要用于笔记本主要用于笔记本电脑电脑,产品性能比奔腾低产品性能比奔腾低,但发热量小但发热量小,功耗低功耗低,并支持无线通讯并支持无线通讯.第3页，共80页，编辑于2022年，星期六Intel系列微处理器的发展简史系列微处理器的发展简史nPentium,Pentium,Pentium以及以及Pentium的数据总的数据总线都是线都是64位位,通用寄存器都是通用寄存器都是32位位,被归类为被归类为32位位CPU.nIntel的的Itanium微处理器的数据总线、地址总线、

5、通用寄微处理器的数据总线、地址总线、通用寄存器都是存器都是64位位,被认为是被认为是64位位CPU.n nCPUCPU将向速度更快、将向速度更快、将向速度更快、将向速度更快、6464位结构、多内核方向发展位结构、多内核方向发展位结构、多内核方向发展位结构、多内核方向发展.第4页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1x86微处理器的引脚信号微处理器的引脚信号n n问题问题什么是什么是什么是什么是8086/8088CPU8086/8088CPU的最小工作模式、最大工作模式？的最小工作模式、最大工作模式？的最小工作模式、最大工作模式？的最小工作模式、最大工作模式？什么是总线周期？什么是总线周期？

6、什么是总线周期？什么是总线周期？80486微处理器的引脚分为那哪三大类？微处理器的引脚分为那哪三大类？8048680486引脚信号引脚信号引脚信号引脚信号n nLOCK#?LOCK#?n nRDY#?RDY#?n nHOLDHOLD、HODA?HODA?8048680486复位后寄存器复位后寄存器复位后寄存器复位后寄存器CSCSEIPEIP的值？的值？的值？的值？PentiumCPUPentiumCPU采用的超标量结构技术是什么？采用的超标量结构技术是什么？采用的超标量结构技术是什么？采用的超标量结构技术是什么？第5页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1x86微处理器的引脚信号微处理器的

7、引脚信号2.1.18086的引脚信号的引脚信号(1/2)n n最小模式最小模式最小模式最小模式，就是，就是单微处理器模式单微处理器模式单微处理器模式单微处理器模式，即系统中只有，即系统中只有8086或或8088一一个微处理器，所有的总线控制信号均由个微处理器，所有的总线控制信号均由8086或或8088直接产生。直接产生。n n最大模式最大模式最大模式最大模式，总是包含两个或两个以上的微处理器，其中的，总是包含两个或两个以上的微处理器，其中的8086或或8088作作为为主处理器主处理器主处理器主处理器，其余则作为，其余则作为协处理器协处理器协处理器协处理器，用于协助主处，用于协助主处理器工作的。

8、理器工作的。可作为可作为8086或或8088的协处理器，一个是的协处理器，一个是数值运算协处理器数值运算协处理器数值运算协处理器数值运算协处理器80878087，另一个是，另一个是用于用于输入输出的处理器输入输出的处理器输入输出的处理器输入输出的处理器80898089。第6页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1.18086的引脚信号的引脚信号(2/2)1、最小模式下的引脚信号、最小模式下的引脚信号地址总线和数据总线地址总线和数据总线控制总线控制总线其他总线其他总线2、最大模式下的引脚信号、最大模式下的引脚信号第7页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1.2 80486 80486的引

9、脚信号的引脚信号n80486DX微处理器有微处理器有168条引脚，采用引脚网格阵列条引脚，采用引脚网格阵列（PGA）封装。）封装。n根据功能，根据功能，80486微处理器的引脚分为三大类：数微处理器的引脚分为三大类：数据线类、地址线类和控制线类。据线类、地址线类和控制线类。1 1、数据线类、数据线类、数据线类、数据线类22、地址线类、地址线类、地址线类、地址线类33、控制线类、控制线类、控制线类、控制线类第8页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1.3Pentium的引脚信号的引脚信号(1/4)nPentiumCPU采用了采用了超标量结构超标量结构超标量结构超标量结构的先进技术，即它的先进

10、技术，即它使使CPU在每个周期可同时执行一条以上的指令。在每个周期可同时执行一条以上的指令。nPentiumCPU采用了引脚网格阵列（采用了引脚网格阵列（PGA）封装，）封装，有有237个引脚。个引脚。Pentium的内部数据总线和外部数的内部数据总线和外部数据总线均为据总线均为64位，地址总线为位，地址总线为32位。位。第9页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1.3Pentium的引脚信号的引脚信号(2/4)PentiumCPU信号引脚分类如下。信号引脚分类如下。(1)时钟时钟(2)总线控制总线控制(3)总线仲裁总线仲裁(4)猝发控制猝发控制(5)总线周期定义，均为输出信号。总线周期定

11、义，均为输出信号。(6)中断信号，均为输入信号。中断信号，均为输入信号。(7)Cache无效控制，均为输入信号。无效控制，均为输入信号。(8)Cache控制信号控制信号第10页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1.3Pentium的引脚信号的引脚信号(3/4)(9)页页Cache控制信号，均为输出信号。控制信号，均为输出信号。(10)20号地址屏蔽，为输入信号号地址屏蔽，为输入信号(11)地址总线地址总线(12)字节允许，输出信号。字节允许，输出信号。(13)数据总线，双向信号。数据总线，双向信号。(14)错误检测错误检测(15)操作控制操作控制(16)系统管理系统管理(17)外部总线的

12、写状态外部总线的写状态(18)测试总线测试总线(19)电源和地线电源和地线第11页，共80页，编辑于2022年，星期六2.1.3Pentium的引脚信号的引脚信号(4/4)特殊信号引脚特殊信号引脚nPentiumCPU只有只有29根地址线（根地址线（A31A3）l在正常的在正常的CPU总线周期中，总线周期中，A3A31用于输出地址；用于输出地址；l在非在非CPU周期中（如周期中（如DMA周期），地址线周期），地址线A5A31作为输入线使用。作为输入线使用。2020号地址屏蔽位号地址屏蔽位号地址屏蔽位号地址屏蔽位A20M#A20M#为为0时，时，CPU工作在工作在实地址模式实地址模式实地址模式实

13、地址模式，系统只能使用地址总，系统只能使用地址总线的线的20个最低有效位。个最低有效位。A20M#为为1时，时，CPU工作在工作在保护地址模式保护地址模式保护地址模式保护地址模式，能够使用所有地址总线。，能够使用所有地址总线。第12页，共80页，编辑于2022年，星期六第13页，共80页，编辑于2022年，星期六2.2 804862.2 80486微处理器微处理器 熟悉熟悉熟悉熟悉8048680486内部结构内部结构内部结构内部结构 掌握掌握掌握掌握8048680486的寄存器组和微处理器的地址空间的寄存器组和微处理器的地址空间的寄存器组和微处理器的地址空间的寄存器组和微处理器的地址空间 掌握

14、掌握掌握掌握8048680486的工作模式（实地址模式和保护虚拟地址模式）的工作模式（实地址模式和保护虚拟地址模式）的工作模式（实地址模式和保护虚拟地址模式）的工作模式（实地址模式和保护虚拟地址模式）了解了解了解了解8048680486的数据线、地址线和控制线的数据线、地址线和控制线的数据线、地址线和控制线的数据线、地址线和控制线第14页，共80页，编辑于2022年，星期六2.2 804862.2 80486的内部结构的内部结构运算部分运算部分运算部分运算部分控制部分控制部分控制部分控制部分译码部分译码部分译码部分译码部分指令预取部分指令预取部分指令预取部分指令预取部分总线接口部分总线接口部分

15、总线接口部分总线接口部分存储管理部分存储管理部分存储管理部分存储管理部分高高高高速速速速缓缓缓缓冲冲冲冲存存存存储储储储器器器器定定定定点点点点运运运运算算算算部部部部件件件件64DB323232128代码流代码流代码流代码流3220微指令微指令微指令微指令3224指指指指令令令令总总总总线线线线第15页，共80页，编辑于2022年，星期六8048680486由由7 7大部分组成：大部分组成：总线接口部分、指令预取部件、译码部分、控制部总线接口部分、指令预取部件、译码部分、控制部总线接口部分、指令预取部件、译码部分、控制部总线接口部分、指令预取部件、译码部分、控制部件、运算部分、存储管理部分、

16、高速缓冲存储器。件、运算部分、存储管理部分、高速缓冲存储器。件、运算部分、存储管理部分、高速缓冲存储器。件、运算部分、存储管理部分、高速缓冲存储器。2.2.1基本结构介绍基本结构介绍第16页，共80页，编辑于2022年，星期六总线接口部分总线接口部分总线接口部分总线接口部分产生访问产生访问CPUCPU以外的存储器和以外的存储器和I/OI/O接口所需接口所需的地址、数据、命令。的地址、数据、命令。指令预取部件指令预取部件指令预取部件指令预取部件有两个有两个1616字节的队列寄存器，每次从字节的队列寄存器，每次从cachecache最多可取最多可取1616字节的信息。字节的信息。译码部分译码部分指

17、令译码器对指令的操作码进行翻译，并将翻译结果通过指令总线送控制部件。控制部件控制部件产生产生微指令微指令微指令微指令，对运算部件、存储管理部件、指令译码器发控制信号控制信号控制信号控制信号。运算部分运算部分包括包括定点运算部件定点运算部件定点运算部件定点运算部件(算术逻辑单元ALU、移位器、寄存器组和寄存器组和 浮点运算部件浮点运算部件(浮点运算单元浮点运算单元FPUFPU、浮、浮点寄存器组点寄存器组)8 8个个3232位通用寄存器位通用寄存器EAX,EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,EBP,ESPEAX,EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,EBP,ESP 标志寄存器标志寄存器EFL

18、AGSEFLAGS等等第17页，共80页，编辑于2022年，星期六存储管理部分存储管理部分为实现虚拟存储器而设置。为实现虚拟存储器而设置。分段部件分段部件分段部件分段部件管理逻辑地址逻辑地址空间（空间（4646位），并把逻辑地位），并把逻辑地址转换为址转换为3232位线性地址。位线性地址。分页部件分页部件把线性地址线性地址线性地址线性地址转换为物理地址物理地址（32位）高速缓冲存储器高速缓冲存储器(cache)为加速指令/数据的访问过程(8KB),存储最近运行程序所需的代码和数据。第18页，共80页，编辑于2022年，星期六2.2.22.2.2寄存器组寄存器组寄存器组寄存器组 1 1 1 1、

19、基本结构寄存器基本结构寄存器基本结构寄存器基本结构寄存器 80486 CPU 80486 CPU 寄存器分为四类寄存器分为四类:2 2 2 2、系统级寄存器系统级寄存器 3 3、浮点寄存器浮点寄存器 4 4、调试和测试寄存调试和测试寄存器器应用程序可访问基本结构寄存器和浮点寄存器应用程序可访问基本结构寄存器和浮点寄存器应用程序可访问基本结构寄存器和浮点寄存器应用程序可访问基本结构寄存器和浮点寄存器;系统程序才可访问所有寄存器系统程序才可访问所有寄存器系统程序才可访问所有寄存器系统程序才可访问所有寄存器.1 1 1 1、基本结构寄存器、基本结构寄存器、基本结构寄存器、基本结构寄存器 通用寄存器通

20、用寄存器通用寄存器通用寄存器段寄存器段寄存器指令指针指令指针指令指针指令指针标志寄存器标志寄存器第19页，共80页，编辑于2022年，星期六（1）通用寄存器通用寄存器通用寄存器用于存放通用寄存器用于存放数据数据数据数据或或地址地址地址地址，可进行，可进行3232位、位、1616位、位、8 8位、位、1 1位运算。位运算。88个个3232位的：位的：EAXEAX，EBXEBX，ECXECX，EDXEDX，ESIESI，EDIEDI，EBPEBP，ESPESP 低低1616位可独立使用位可独立使用:AX:AX，BXBX，CXCX，DXDX，SISI，DIDI，BPBP，SPSP 可作为可作为8 8

21、位寄存器使用是：位寄存器使用是：AHAH，ALAL，BHBH，BLBL，CHCH，CLCL，DHDH，DLDL。第20页，共80页，编辑于2022年，星期六AX(AX(AX(AX(累加器累加器累加器累加器)算术运算的主要寄存器。算术运算的主要寄存器。算术运算的主要寄存器。算术运算的主要寄存器。I/OI/OI/OI/O指令中与外部设备传送数据。指令中与外部设备传送数据。指令中与外部设备传送数据。指令中与外部设备传送数据。BX(BX(BX(BX(基址寄存器基址寄存器基址寄存器基址寄存器):):):):用于计算存储器的地址。用于计算存储器的地址。用于计算存储器的地址。用于计算存储器的地址。CX(CX

22、(CX(CX(计数器计数器计数器计数器):):):):在循环指令和串处理指令中用做隐含的计数器。在循环指令和串处理指令中用做隐含的计数器。在循环指令和串处理指令中用做隐含的计数器。在循环指令和串处理指令中用做隐含的计数器。DX(DX(DX(DX(数据寄存器数据寄存器数据寄存器数据寄存器)算术中存放双字的高位字算术中存放双字的高位字算术中存放双字的高位字算术中存放双字的高位字 I/OI/OI/OI/O操作中，存放端口地址。操作中，存放端口地址。操作中，存放端口地址。操作中，存放端口地址。SPSPSPSP堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器：与：与：与：与SSSSSSSS寄存器

23、联用，表示堆栈的栈顶的偏移地址。寄存器联用，表示堆栈的栈顶的偏移地址。寄存器联用，表示堆栈的栈顶的偏移地址。寄存器联用，表示堆栈的栈顶的偏移地址。BPBPBPBP基址指针寄存器基址指针寄存器基址指针寄存器基址指针寄存器：与：与：与：与SSSSSSSS寄存器联用，表示堆栈中的任一寄存器联用，表示堆栈中的任一寄存器联用，表示堆栈中的任一寄存器联用，表示堆栈中的任一字字字字单元的偏移地单元的偏移地单元的偏移地单元的偏移地址。址。址。址。SISISISI源变址寄存器源变址寄存器源变址寄存器源变址寄存器：与：与：与：与DSDSDSDS寄存器联用，用来确定数据段中某一存储单元的地寄存器联用，用来确定数据段

24、中某一存储单元的地寄存器联用，用来确定数据段中某一存储单元的地寄存器联用，用来确定数据段中某一存储单元的地址。址。址。址。DIDIDIDI目的变址寄存器目的变址寄存器目的变址寄存器目的变址寄存器：与：与：与：与DSDSDSDS寄存器联用，用来确定数据段中某一存储寄存器联用，用来确定数据段中某一存储寄存器联用，用来确定数据段中某一存储寄存器联用，用来确定数据段中某一存储单元的地址。单元的地址。单元的地址。单元的地址。SI,DISI,DISI,DISI,DI有自动增减量的功能。在串处理指令中有自动增减量的功能。在串处理指令中有自动增减量的功能。在串处理指令中有自动增减量的功能。在串处理指令中SIS

25、ISISI与与与与DS,DIDS,DIDS,DIDS,DI与与与与ESESESES联用。联用。联用。联用。第21页，共80页，编辑于2022年，星期六(2)段寄存器段寄存器段寄存器段寄存器段寄存器段寄存器指出代码和数据所用的存储空间。指出代码和数据所用的存储空间。指出代码和数据所用的存储空间。指出代码和数据所用的存储空间。有有有有6 6 6 6个个个个16161616位位位位段寄存器段寄存器段寄存器段寄存器:CS(CS(CS(CS(代码段代码段代码段代码段寄存器寄存器寄存器寄存器):):):):存放程序段的存放程序段的存放程序段的存放程序段的基地址基地址基地址基地址,要执行的指令代码均要执行的

26、指令代码均要执行的指令代码均要执行的指令代码均存放在当前代码段中存放在当前代码段中存放在当前代码段中存放在当前代码段中.DS(DS(DS(DS(数据段数据段数据段数据段寄存器寄存器寄存器寄存器):):):):存放指定数据段的基地址存放指定数据段的基地址存放指定数据段的基地址存放指定数据段的基地址,指令中所需操指令中所需操指令中所需操指令中所需操作数常放于当前数据段中作数常放于当前数据段中作数常放于当前数据段中作数常放于当前数据段中.SS(SS(SS(SS(堆栈段堆栈段堆栈段堆栈段寄存器寄存器寄存器寄存器):):):):提供堆栈区的基地址提供堆栈区的基地址提供堆栈区的基地址提供堆栈区的基地址,堆

27、栈操作所处理的堆栈操作所处理的堆栈操作所处理的堆栈操作所处理的数据均放在当前堆栈段中数据均放在当前堆栈段中数据均放在当前堆栈段中数据均放在当前堆栈段中.ES ES ES ES、FSFSFSFS和和和和GS GS GS GS：用来存放当前附加段的基地址用来存放当前附加段的基地址用来存放当前附加段的基地址用来存放当前附加段的基地址,附加段通常也附加段通常也附加段通常也附加段通常也用来存放存储器操作数用来存放存储器操作数用来存放存储器操作数用来存放存储器操作数.第22页，共80页，编辑于2022年，星期六(3)(3)指令指针指令指针指令指针指令指针(IP/EIP)(IP/EIP)指令指针指令指针指令

28、指针指令指针:存放相对于代码段基址的偏移量偏移量偏移量偏移量。在程序。在程序执行过程中，始终指向执行过程中，始终指向下一条指令的首地址下一条指令的首地址，与CS联用确定下一条指令的物理地。3232位的寄存器，称位的寄存器，称EIPEIP，其低，其低1616位可独立使用，称位可独立使用，称IPIP。计算机就是使用计算机就是使用计算机就是使用计算机就是使用CSCS和和和和IPIP来控制指令序列的执行流程的来控制指令序列的执行流程的来控制指令序列的执行流程的来控制指令序列的执行流程的.第23页，共80页，编辑于2022年，星期六(4)(4)标志寄存器标志寄存器标志寄存器标志寄存器第24页，共80页，

29、编辑于2022年，星期六EFlags EFlags EFlags EFlags 低低低低16161616为可作为一个独立的为可作为一个独立的为可作为一个独立的为可作为一个独立的标志寄存器标志寄存器:进位进位进位进位/借位标志借位标志借位标志借位标志CF(Carry Flag):CF(Carry Flag):CF(Carry Flag):CF(Carry Flag):主要用于多字节的加、主要用于多字节的加、减运算，当最高位有产生进位减运算，当最高位有产生进位/借位，则借位，则C C标志置标志置1 1，否则为，否则为0;0;移位和循环移位也影响移位和循环移位也影响C C标志。标志。奇偶标志奇偶标志

30、奇偶标志奇偶标志PF(Parity Flag):PF(Parity Flag):PF(Parity Flag):PF(Parity Flag):表示算术或逻辑运算结果低低低低8 8 8 8位位位位中1的个数的奇偶.PF=1 PF=1，表示操作结果的低，表示操作结果的低8 8位有位有偶偶偶偶数个数个“1”“1”。PF=0 PF=0，表示操作结果的低，表示操作结果的低8 8位有位有奇奇奇奇数个数个“1”“1”。奇偶标志位用于检查数据在传输过程是否出错。第25页，共80页，编辑于2022年，星期六辅助进位辅助进位辅助进位辅助进位/借位标志借位标志借位标志借位标志AF(Auxiliary Flag)A

31、F(Auxiliary Flag)AF(Auxiliary Flag)AF(Auxiliary Flag)：加减运算中，加减运算中，AFAF反映反映最低最低4 4位向高位产生了进位或借位。（常用于位向高位产生了进位或借位。（常用于BCDBCD码运码运算中）算中）零标志零标志零标志零标志ZFZFZFZF ZF=1,ZF=1,表操作结果为表操作结果为零零 ZF=0,表操作结果结果非零非零非零非零第26页，共80页，编辑于2022年，星期六符号标志符号标志符号标志符号标志SFSFSFSF：SF置为1，表示结果数据的最高位为“1”。溢出标志溢出标志OFOF：OF置为1，表示运算结果产生溢出。程序设计时

32、，如果定义操作数是程序设计时，如果定义操作数是有符号数有符号数有符号数有符号数，测试，测试O O O O标志标志标志标志，当为当为1 1，表溢出。，表溢出。如果定义操作数是无符号数无符号数，测试，测试C C标志标志，当为1，表示溢出。第27页，共80页，编辑于2022年，星期六方向标志方向标志D:D:用于控制字符串操作指令中地址变化的方向。用于控制字符串操作指令中地址变化的方向。执行指令 STDSTDSTDSTD，D D标志置标志置1 1，串指针（，串指针（SISIDIDI）自动）自动减减减减量，即减址调整;执行指令执行指令 CLDCLDCLDCLD，D D标志置标志置0 0，串指针（，串指针

33、（SISIDIDI）自动）自动增增增增量，即增址调整。量，即增址调整。第28页，共80页，编辑于2022年，星期六中断允许标志中断允许标志中断允许标志中断允许标志I I I I:控制控制CPUCPU是否响应外部是否响应外部可屏蔽中断可屏蔽中断（INTRINTR）请求。I I标志不影响外部标志不影响外部非屏蔽中断（非屏蔽中断（非屏蔽中断（非屏蔽中断（NMINMINMINMI）或内部中断。或内部中断。执行执行STISTISTISTI指令，指令，I I标志置为标志置为1 1，CPUCPU响应可屏蔽中断。响应可屏蔽中断。执行执行CLICLICLICLI指令，指令，I I标志置为标志置为0 0，CPUC

34、PU不响应可屏蔽中断。不响应可屏蔽中断。陷阱标志陷阱标志陷阱标志陷阱标志T:T:T:T:用于单步调试单步调试程序。程序。T T标志为标志为1 1时，时，CPUCPU每执行一条指令后都产生一个内部中断。每执行一条指令后都产生一个内部中断。T T标志为标志为0 0时，时，CPUCPU连续执行指令。连续执行指令。第29页，共80页，编辑于2022年，星期六 I/OI/O特特特特权权权权级级级级标标标标志志志志IOPL:IOPL:IOPL:IOPL:占位，表示级级个I/O特权级，其中级最高。用于保保保保护护护护模模模模式式式式下下I/OI/O操操作作，指指明执行明执行I/OI/O指令所需的优先级。指令

35、所需的优先级。任务嵌套标志任务嵌套标志T:在保护模式下，如果当前任务在保护模式下，如果当前任务A A嵌套嵌套在另一任务在另一任务B B内，则内，则NT=1NT=1，指示，指示CPUCPU，A A任务执行完毕后要任务执行完毕后要返回到返回到B B任务中。任务中。第30页，共80页，编辑于2022年，星期六恢复标志恢复标志恢复标志恢复标志R:R:R:R:与调试寄存器配合使用。当与调试寄存器配合使用。当CPUCPU响应响应“断点异常断点异常中断中断”时，时，R R标志置标志置1 1，然后，然后标志寄存器压栈标志寄存器压栈再转入相应的再转入相应的断点处理程序。此时，若遇到调试故障也不再产生异常中断，断

36、点处理程序。此时，若遇到调试故障也不再产生异常中断，断点处理程序结束后返回断点指令，断点处理程序结束后返回断点指令，R R自动复位。自动复位。虚虚拟拟标标志志VM:VM:CPU在保护模式下使VM=1，转换为虚虚虚虚拟拟拟拟86868686操操操操作作作作模模模模式式式式。80486就象一个高速的8086 CPU在运行8086的指令流。第31页，共80页，编辑于2022年，星期六对对准准标标志志AC:AC:AC=1时，如果进行未对准的地址访问，则产生异常中断。未未对准的地址访问对准的地址访问对准的地址访问对准的地址访问：访问字字操作数时，从奇地址开始。访问双字双字操作数时，地址不是4的整数倍。访

37、问4 4字字字字操作数时，地址不是操作数时，地址不是8 8的整数倍。的整数倍。虚拟中断标志虚拟中断标志VIF 虚拟中断未决标志虚拟中断未决标志虚拟中断未决标志虚拟中断未决标志VIPVIP 标识标志标识标志标识标志标识标志IDID第32页，共80页，编辑于2022年，星期六标志名标志名标志名标志名标志标志标志标志=1=1标志标志标志标志=0=0OFOF溢出（是溢出（是溢出（是溢出（是/否）否）否）否）OV(over)OV(over)NV(noover)NV(noover)DFDF方向（减量方向（减量方向（减量方向（减量/增量）增量）增量）增量）DN(down)DN(down)UP(Up)UP(U

38、p)IFIF中断（允许中断（允许中断（允许中断（允许/禁止）禁止）禁止）禁止）EI(enableInterrupt)EI(enableInterrupt)DI(disableInterrupt)DI(disableInterrupt)SFSF符号（负符号（负符号（负符号（负/正）正）正）正）NG(nogreat)NG(nogreat)PL()PL()ZFZF零（是零（是零（是零（是/否）否）否）否）ZR(zero)ZR(zero)NZ(nozero)NZ(nozero)AFAF辅助进位（是辅助进位（是辅助进位（是辅助进位（是/否）否）否）否）AC(auxiliarycarry)AC(auxil

39、iarycarry)NA(noauxiliary)NA(noauxiliary)PFPF奇偶（偶奇偶（偶奇偶（偶奇偶（偶/奇）奇）奇）奇）PE(parityeven)PE(parityeven)PO(parityodd)PO(parityodd)CFCF进位（是进位（是进位（是进位（是/否）否）否）否）CY(carry)CY(carry)NC(nocarry)NC(nocarry)调试程序调试程序DEBUG中的中的PSW的表示的表示第33页，共80页，编辑于2022年，星期六2.2.系统级寄存器系统级寄存器系统级寄存器系统级寄存器控制着控制着80486804868048680486微处理器的片

40、内微处理器的片内微处理器的片内微处理器的片内cachecachecachecache、运算运算运算运算部分的浮点部件部分的浮点部件部分的浮点部件部分的浮点部件以及以及存储管理部件存储管理部件存储管理部件存储管理部件;系统级寄存器含有系统级寄存器含有4 4个个控制寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器和和4 4个个系统地址寄存器系统地址寄存器系统地址寄存器系统地址寄存器(只有系统程序才使用只有系统程序才使用)。控制寄存器控制寄存器 4 4个个3232位位寄存器寄存器CR0CR0，CR1CR1，CR2CR2，CR3CR3CR0CR0保存系统的控制和状态信息。保存系统的控制和状态信息。CR1Intel

41、CR1Intel保留保留CR2CR2保留了所检测到的上一个页面故障的保留了所检测到的上一个页面故障的3232位线性地址。位线性地址。CR3CR3保留页目录表的物理基址保留页目录表的物理基址.CR3CR3中中PWTPWT位和位和PCDPCD位还可对位还可对CacheCache进行控制进行控制.第34页，共80页，编辑于2022年，星期六图图3.3(a)控制寄存器控制寄存器第35页，共80页，编辑于2022年，星期六控制寄存器控制寄存器CR0:nPEPE为保护虚拟地址方式位为保护虚拟地址方式位PE=1,80486PE=1,80486工作于保护虚拟地址方式工作于保护虚拟地址方式PE=0,80486P

42、E=0,80486工作于实地址方式工作于实地址方式nMP为监视协处理器位。nEM为仿真协处理器位。nTS为任务转换位。nET为协处理器类型位。nNE为数学运算错位。nWPWP为写保护位为写保护位WP=1,禁止任何特权级的程序对只读页面进行写入操作.nAMAM为对齐标志位。第36页，共80页，编辑于2022年，星期六控制寄存器控制寄存器CR0:n nNWNWNWNW为片内为片内为片内为片内CacheCacheCacheCache非写直达位非写直达位非写直达位非写直达位NW=0,在数据写入片内Cache的同时也写入主存NW=1,数据仅写入片内Cache.nCDCD为片内Cache的无效位。n nP

43、GPGPGPG为页式管理允许位为页式管理允许位为页式管理允许位为页式管理允许位分页部件工作的前提是微处理器必须工作在保护虚拟地址方式,即PE=1.控制寄存器控制寄存器CR3:nPWT为Cache的页级透写位。nPCD为页级Cache允许位第37页，共80页，编辑于2022年，星期六系统地址寄存器系统地址寄存器(保护方式寄存器)仅能在保护方式下使用仅能在保护方式下使用仅能在保护方式下使用仅能在保护方式下使用.全局描述符表寄存器全局描述符表寄存器全局描述符表寄存器全局描述符表寄存器GDTRGDTR 中断描述符表寄存器中断描述符表寄存器中断描述符表寄存器中断描述符表寄存器IDTRIDTR 任务状态寄

44、存器任务状态寄存器任务状态寄存器任务状态寄存器TRTR 局部描述符表寄存器局部描述符表寄存器局部描述符表寄存器局部描述符表寄存器LDTRLDTR第38页，共80页，编辑于2022年，星期六系统地址寄存器系统地址寄存器(保护方式寄存器)仅能在保护方式下使用仅能在保护方式下使用仅能在保护方式下使用仅能在保护方式下使用.全局描述符表寄存器全局描述符表寄存器全局描述符表寄存器全局描述符表寄存器GDTRGDTR4848位，高位，高3232位是位是全局描述符表（全局描述符表（全局描述符表（全局描述符表（GDTGDT）的线性基地址，低的线性基地址，低1616位是界限。位是界限。中断描述符表寄存器中断描述符表

45、寄存器中断描述符表寄存器中断描述符表寄存器IDTRIDTR 4848位，高位，高3232位是位是中断描述符表（中断描述符表（中断描述符表（中断描述符表（IDTIDT）的线性基地址，低的线性基地址，低1616位是位是IDTIDT的界限。的界限。局部描述符表寄存器局部描述符表寄存器局部描述符表寄存器局部描述符表寄存器LDTRLDTR用于存放用于存放局部描述符表（局部描述符表（局部描述符表（局部描述符表（LDTLDT）的线性基地址、界限、描述的线性基地址、界限、描述符的属性和符的属性和1616位的选择符。位的选择符。任务状态寄存器任务状态寄存器任务状态寄存器任务状态寄存器TRTRTRTR存放当前正在

46、执行任务的线性基地址、界限、描述符的属存放当前正在执行任务的线性基地址、界限、描述符的属性和性和1616位的选择符。位的选择符。第39页，共80页，编辑于2022年，星期六3.3.调试与测试寄存器调试与测试寄存器 80486 CPU 80486 CPU有有8 8个个调试寄存器调试寄存器,对程序的调试提供硬件支持对程序的调试提供硬件支持.调试寄存器调试寄存器调试寄存器调试寄存器 DR0DR3 DR0DR3 DR0DR3 DR0DR3 用于设置数据存取断点和代码执行断点。用于设置数据存取断点和代码执行断点。调试断点寄存器调试断点寄存器调试断点寄存器调试断点寄存器DR6DR6DR6DR6指明断点的当

47、前状态。指明断点的当前状态。调试控制寄存器调试控制寄存器调试控制寄存器调试控制寄存器 DR7 DR7 DR7 DR7 选择调试功能和设置断点。选择调试功能和设置断点。DR4DR4DR4DR4，DR5DR5DR5DR5保留保留保留保留第40页，共80页，编辑于2022年，星期六 80486 80486定义了定义了 5 5个个3232位位测试寄存器测试寄存器测试寄存器测试寄存器 TR3TR7 TR3TR7 TR3TR7 TR3TR7用于测试片内cache和转换旁视缓冲区转换旁视缓冲区转换旁视缓冲区转换旁视缓冲区TLBTLBTLBTLB。TR3TR3:片内片内cachecache测试控制测试控制 T

48、R4TR4TR4TR4:片内片内cachecache测试数据测试数据TR5TR5TR5TR5:片内片内cachecache测试状态测试状态 TR6TR6TR6TR6:TLB(:TLB(快表快表)测试控制测试控制TR7TR7TR7TR7:TLB(:TLB(快表快表)测试状态测试状态第41页，共80页，编辑于2022年，星期六2.2.3804862.2.380486微处理器的地址空间微处理器的地址空间微处理器的地址空间微处理器的地址空间1.1.存储地址空间存储地址空间 虚拟空间虚拟空间虚拟空间虚拟空间(逻辑空间逻辑空间逻辑空间逻辑空间):):):):是应用程序员编写程序的空间是应用程序员编写程序的

49、空间,其相应地址称为其相应地址称为虚拟地址虚拟地址虚拟地址虚拟地址或或逻辑地址逻辑地址逻辑地址逻辑地址.80486 80486 微处理器的逻辑空间可达可达微处理器的逻辑空间可达可达 字节（字节（64TB64TB）.逻辑地址格式逻辑地址格式(段地址段地址段地址段地址:偏移地址偏移地址偏移地址偏移地址)虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器由内存和辅存共同组成由内存和辅存共同组成,辅存作为主存的扩充辅存作为主存的扩充,对程序员对程序员来说来说,好像计算机系统有一个容量很大的主存好像计算机系统有一个容量很大的主存.虚存速度接近主存虚存速度接近主存,每位每位价格又与辅存相近价格又与辅存相近.第42页

50、，共80页，编辑于2022年，星期六2.2.380486微处理器的地址空间微处理器的地址空间1.1.存储地址空间存储地址空间存储地址空间存储地址空间 物理空间物理空间物理空间物理空间(主存空间主存空间主存空间主存空间):):):):主存的实际空间，其地址称作主存的实际空间，其地址称作物理地址物理地址物理地址物理地址或或主存主存主存主存地址地址地址地址。80486 80486 微处理器的物理地址可达微处理器的物理地址可达 字节字节(4GB).(4GB).线性空间线性空间线性空间线性空间：通过通过分段部件分段部件分段部件分段部件把虚拟空间变换为把虚拟空间变换为3232位的线性空间。若位的线性空间。