32位微型计算机接口技术及应用 第二章-32位微处理机的工作模式

目录

第二章 32位处理机的工作模式 .............................................. 2

2．1 实模式 ........................................................... 2

2．1．1 实模式的特点 ............................................... 2

2．1．2 32位微处理器在实模式下的状态 .............................. 2

2．1．3 实模式下的存储器管理 ....................................... 3

2．1．4 实模式下的存储器寻址范围 ................................... 3

2．2 保护模式 ......................................................... 4

2．2．1 保护模式的特点 ............................................. 4

2．2．2 虚拟存储器的概念 ........................................... 4

2．2．3 保护机制 ................................................... 5

2．2．4 保护摸式下的存储器管理 ..................................... 5

2．3 虚拟8086模式（V86模式） ........................................ 6

习 题 二 ............................................................... 8

第二章 32位处理机的工作模式

微处理器的工作模式：是指微处理器对存储器的操作模式。早期的微处理器(如8086)只有一种工作模式就是实地址模式(Real Address Mode)，简称实模式，程序和数据运行在实际存储空间，无存储保护。从80286到Pentium的微处理器又增加了一种工作模式，即受保护的虚拟地址模式(Protected Virtual Address Mode)，简称保护模式，对程序和数据的管理采用虚拟存储空间，并且增加了存储保护，还支持多任务。在保护模式下，为了兼容8086微处理器对存储器的实模式操作．又派生出了一种虚拟8086工作模式，又称V8086模式，简称V86模式。

所以，32位微处理器有实模式、保护模式和V86模式3种工作模式供用户选择使用。其中，保护模式是32位微处理器的本机工作模式，而实模式和V86模式完全是为了兼容16位微处理器程序才保留下来的工作模式。

微处理器的3种工作模式之间可相互切换。

2．1 实模式

32位微处理器3种工作模式中的实模式是为了与历史上曾经使用过的8位／16位微处理器兼容而保留下来的一种工作模式。兼容的直接结果：就是用户在32位微处理器的实模式下编写程序和在16位微处理器上编写程序是完全一样的。或者说用户编写的8／16位微处理器程序可以直接在32位微处理器的实模式下运行。所以，从用户的角度，可以把32位实模式下的微处理器当作16位微处理器来使用，只不过在功能上更加强大，新增加了寄存器，扩充了新指令，加快了运行速度，因此，对熟悉16位微处理器的人来说，使用32位微处理器实模式毫无困难。

2．1．1 实模式的特点

32位微处理器实模式具有以下特点。

①存储器地址空间采用实地址，不支持虚拟存储器。

②无保护机制，不支持存储保护功能。

③单任务运行，不支持多任务。

④存储器管理采用分段机制，支持段式管理，无分页机制，不支持页式管理。

⑤使用20位地址，支持1MB的内存空间寻址。

以上特点也是16位微处理器工作模式的特点，可见32位微处理器的实模式是把32位高档微处理器当作低档16位微处理器使用，因而没有发挥32位微处理器的高性能。

如何进入实模式呢? 32位微处理器进入实模式有两种方式；一是开机时在内部复位后直接进入实模式；一是用软件的办法从保护模式切换到实模式，即将控制寄存器CR0的PE位置0，使微处理器进入实模式。

2．1．2 32位微处理器在实模式下的状态

进入实模式后，微处理器的状态可以从表2．1所列的相关寄存器的内容看出

例如，CR0的第0位PE＝0，表明微处理器工作在实模式下；

第3位TS＝0，表明无 任务转换，即不支持多任务；

第16位WP＝0，表明不进行写保护，不支持保护功能；

第31位PG＝0，表明不使用页式管理。

另外，IDTR的基地址＝0和界限＝3FFH，表示实模式的中断向量表安排在存储器的00000H~003FFH区域，并且固定不变。

此外，从CS和EIP的内容可知，复位后32位微处理器程序从0FFFFFF0H单元开始执行，直到执行

段间调用 或 段间转移指令时，A31~A20才降为0，形成以FFFF0H为起始地址的实模式下程序地址。

实际上，实模式下的分段机制对存储器的段也是按照段描述符的格式定义的，只不过是根据实模式的特点进行的，并且所定义的段描述符中的各种属性是固定不变的。因此．不像保护模式那样，由于段的各种属性是变化的，而需要使用描述符来描述各个具体段。

下面是实模式下对段描述符的定义，内容包括段基址、段界限和段属性3个域。

由于各个段的基址、界限和属性都是按上述固定的值由微处理器复位时设置好的，所以实模式下不再要求用段描述将来说明各个段的具体属性。

2．1．3 实模式下的存储器管理

由于实模式下CR0的PG＝0，页式管理机构不工作，故只有段式管理。段式管理的逻辑地址采用段加偏移的方案来表示，在形式上，它与16位微处理器的逻辑地址没有差别，所不同的是32位微处理器的段的含义发生了变化，由原来单一的段基址变成了包括段基址、段界限和段属性的段描述符；段寄存器也扩展为段寄存器(可见部分)和段描述符高速缓存寄存器(不可见部分)两部分。在用户向段寄 …… 此处隐藏：7099字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……