北京大学：《微机原理 Microcomputer Principle 微机与接口技术》电子课件_第三讲 微处理器的编程结构（一）微处理器的工作模式、80x86 寄存器模型

《微机原理A》 第三讲:微处理器的编程结构(-) 主讲老师:王克义

《微机原理A》 第三讲：微处理器的编程结构(一） 主讲老师：王克义

本讲主要内容 微处理器的工作模式 80Xx86寄存器模型

本讲主要内容 • 微处理器的工作模式 • 80x86 寄存器模型

公 3.1微处理器的工作模式 ·实模式 ·保护模式 虚拟8086模式

3.1 微处理器的工作模式 • 实模式 • 保护模式 • 虚拟8086模式

公 1.实模式( real mode) 80286以上的微处理器所采用的8086的工作模式。 在实模式下,采用类似于8086的体系结构,其寻 址机制、中断处理机制均和8086相同; 物理地址的形成也同8086一样:将段寄存器的内 容左移四位再与偏移地址相加

1. 实模式( real mode) • 80286以上的微处理器所采用的8086的工作模式。 在实模式下，采用类似于8086的体系结构，其寻 址机制、中断处理机制均和8086相同； • 物理地址的形成也同8086一样：将段寄存器的内 容左移四位再与偏移地址相加

公 寻址空间为1MB,并采用分段方式,每段大小为 64KB; 此外,在实模式下,存储器中保留两个专用区 域,一个为初始化程序区: FFFFOH~ FFFFFH, 存放进入ROM引导程序的一条跳转指令; ·另一个为中断向量表区:00000H~003FFH,在 这1K字节的存储空间中存放256个中断服务程序 的入口地址,每个入口地址占4个字节,这与 8086的情形相同

• 寻址空间为1MB，并采用分段方式，每段大小为 64KB； 此外，在实模式下，存储器中保留两个专用区 域，一个为初始化程序区：FFFF0H～FFFFFH， 存放进入ROM引导程序的一条跳转指令； • 另一个为中断向量表区：00000H～003FFH，在 这1K字节的存储空间中存放256个中断服务程序 的入口地址，每个入口地址占4个字节，这与 8086的情形相同

公 ·实模式是80X86处理器在加电或复位后立即出现 的工作方式,即使是想让系统运行在保护模式, 系统初始化或引导程序也需要在实模式下运行, 以便为保护模式所需要的数据结构做好各种配置 和准备。 ·实模式是为建立保护式做准备的工作模式

• 实模式是80x86处理器在加电或复位后立即出现 的工作方式，即使是想让系统运行在保护模式， 系统初始化或引导程序也需要在实模式下运行， 以便为保护模式所需要的数据结构做好各种配置 和准备。 • 实模式是为建立保护式做准备的工作模式

公 2.保护模式( protected mode) ·保护模式是支持多任务的工作模式。 它提供了一系列的保护机制,如任务地址空间的 隔离,设置特权级(0~3共4个特权级),设置特权 指令,进行访问权限(如只读、只执行)及段限检 查等 80386以上的微处理器在保护模式下可以访问4G 字节的物理存储空间,段的长度在启动分页功能 时是4G字节,不启动分页功能时是1M字节,分 页功能是可选的。 在这种方式下,可以引入虚拟存储器的概念,以 扩充编程者所使用的地址空间

2. 保护模式(protected mode) • 保护模式是支持多任务的工作模式。 • 它提供了一系列的保护机制，如任务地址空间的 隔离，设置特权级(0～3共4个特权级)，设置特权 指令，进行访问权限(如只读、只执行)及段限检 查等。 • 80386以上的微处理器在保护模式下可以访问4G 字节的物理存储空间，段的长度在启动分页功能 时是4G字节，不启动分页功能时是1M字节，分 页功能是可选的。 • 在这种方式下，可以引入虚拟存储器的概念，以 扩充编程者所使用的地址空间

公 3.虚拟8086模式( virtual8086mode) 虚拟8086模式又称"V86模式” ·它是既有保护功能又能执行8086代码的工作模 式,是一种动态工作模式。 在这种工作模式下,处理器能够迅速、反复进行 δ6模式和保护模式之间的切换,从保护模式进 入86模式执行8086程序,然后离开∨86模式: 进入保护模式继续执行原来的保护模式程序

3. 虚拟8086模式(virtual 8086 mode) • 虚拟8086模式又称“V86模式”。 • 它是既有保护功能又能执行8086代码的工作模 式，是一种动态工作模式。 • 在这种工作模式下，处理器能够迅速、反复进行 V86模式和保护模式之间的切换，从保护模式进 入V86模式执行8086程序，然后离开V86模式， 进入保护模式继续执行原来的保护模式程序

公 作业切换中 断返回 PE=1 复位 实模式 PE=O 保护模式中断、异常 虚拟8086模 式 复位 复位 复位 图注: (1)PE——保护模式允许,是80×86控制寄存器CR0的一位 (2)异常—80286以上的处理器中,称“内部中断”为异常( exception) 图31三种工作模式的转换

复位 实模式 保护模式 虚拟8086模 式 复位 复位 复位 PE=1 PE=0 作业切换中 断返回 中断、异常 图注： (1) PE——保护模式允许，是80x86控制寄存器CR0的一位 (2) 异常—80286以上的处理器中，称“内部中断”为异常(exception) 图3.1 三种工作模式的转换

公 32微处理器的编程结构 ·所谓微处理器的编程结构,即是在编程人员眼中 看到的微处理器的软件结构模型。 软件结构模型便于人们从软件的视角去了解计算 机系统的操作和运行 从这一点上说,程序员可以不必知道微处理器内 部极其复杂的电路结构、电气连接或开关特性, 也不需要知道各个引脚上的信号功能和动作过程

• 所谓微处理器的编程结构，即是在编程人员眼中 看到的微处理器的软件结构模型。 • 软件结构模型便于人们从软件的视角去了解计算 机系统的操作和运行。 • 从这一点上说，程序员可以不必知道微处理器内 部极其复杂的电路结构、电气连接或开关特性， 也不需要知道各个引脚上的信号功能和动作过程。 3.2 微处理器的编程结构