1. 1.基本概念 2. 2.IA-32处理器体系结构 3. 3.IA-32的内存管理
4. 4.IA-32微机的构成 5.输入输出系统
5.
===========================内存储器：程序运行时存放指令和数据的地方。存储单元接受CPU的数据请求，从随机访问存储器(RAM)中取出数据送至CPU，并将运算结果从CPU送回存储器中
时钟(clock)：涉及CPU和系统总线的每个操作都由一个内部时钟同步，这个时钟以固定的频率产生脉冲。
多级流水线 l 假设处理器的每个执行阶段都需要一个时钟周期： – 对于k级的非流水线处理器，执行n条指令需要n*k个时钟周期。
–
超标量流水线
有两条以上的流水线，使得多条指令能够同时处于同一执行阶段
奔腾Pro：3条流水线
内存的读取
周期1：内存操作数地址的各位被放到地址总线ADDR上。周期2：读取线RD被设为低(0)以通知存储器要读一个值。周期3：CPU等待一个周期，给存储器一些时间以做出反应，在这个周期中，内存控制器将数据放在数据总线DATA上。周期4：读取线RD变为1，以通知CPU现在可以在数据总线上读取数据值了。
程序是如何运行的
1. 装入和执行进程
当计算机的操作系统加载和运行程序时，将按顺序进行 以下步骤： l 1 OS在当前磁盘目录中查找程序文件名，如果未找到就在预先定义的目录列表中查找，如果OS还是找不到，就发出一条错误信息。 l 2 如果找到了程序文件名，OS返回磁盘上程序文件名的基本信息，如文件的大小和物理位置。 l 3 OS确定下一个可用的内存块的地址，并将程序文件载入内存，然后将程序的大小和位置等信息登记在一张表中。 4 OS执行一条分支转移指令，使CPU在程序的第一条机器 指令处开始执行。一旦程序运行就被称为一个进程，并 分配一个进程ID。 4程序自动运行，OS的任务就是跟踪进程的执行并响应进程对系统资源的请求。 5进程结束时，其句柄被删除，使用的内存也被释放以便 能够由其他程序使用。 对于k级的单流水线处理器，执行n条指令需要k+(n-1)个时钟周期。 用户发出运行特定程序的命令。
标量流水线
IA-32处理器体系结构
l 操作模式
l 基本执行环境
l 浮点单元
l Intel微处理器的历史
l 保护模式(Protected Mode)
l 虚拟8086模式(Virtual-8086 Mode)
l 实地址模式(Real-address Mode)
l 系统管理模式(System Management Mode)
l 保护模式：处理器可同时运行多个程序，并为每个进程分配高达4GB的内存。每个程序都拥有自己的内存空间，系统将阻止程序访问其他程序的内存区域。例如：MS-Windows运行于该模式下。
l 实地址模式：处理器只能寻址1MB的内存，一次只能运行一个程序，但可以通过中断的方式来响应来自外围设备的请求。例如：MS-DOS操作系统运行于该模式。
l 虚拟8086模式：是计算机运行于保护模式下后创建的有1MB地址空间的虚拟机，虚拟机对运行于实地址模式下的80X86计算机进行模拟。例如：在Windows NT下，打开一个命令行窗口。
系统管理模式：提供给操作系统，用以实现电源管理和系统安全等功能的机制。
一、地址空间
– 保护模式：IA-32处理器可对4GB的内存进行寻址（32位地址，0～232-1）
– 实地址模式：处理器最多只能访问1MB（使用20位地址，0～220-1）
– 虚拟8086模式：处理器处于保护模式中对实地址模式的模拟，可以运行多个程序，但每个程序只能寻址1MB内存的空间。
二、基本寄存器
– 寄存器是CPU内部的高速储存单元，访问速度比常规内存快得多。包括：
– 8个32位通用寄存器
– 6个16位段寄存器
– 一个存放处理器标志的寄存器(EFLAGS)
– 一个指令指针寄存器(EIP)
l 通用寄存器的特殊用法
– EAX：扩展累加寄存器。在乘法和除法指令中被自动使用；
– ECX：循环计数器。
– ESP：扩展堆栈指针寄存器。一般不用于算术运算和数据传送，而用于寻址堆栈上的数据。
– ESI和EDI：扩展源指针寄存器和扩展目的指针寄存器。用于内存数据的存取；
– EBP：扩展帧指针寄存器。由高级语言用来引用函数参数和局部变量；
l 段寄存器
l
l 段是一块预分配的内存区域。用于存放程序的指令(代码段)、变量(数据段)、函数的局部变量和参数(堆栈段)。
l 在实地址模式下，段寄存器用于存放段的基址；保护模式下，段寄存器存放段描述符表的指针(索引)。
l 段寄存器包括：CS、SS、DS、ES、FS、GS。
– CS往往用于存放代码段地址；
– DS存放数据段地址；
– SS存放堆栈段地址；
– ES、FS和GS则可指向其他数据段。
指令指针寄存器EIP
l 指令指针寄存器存放下一条要执行的指令的地址。
有些机器指令可以操纵这个地址，导致程序向新的地
址进行转移。
EFLAGS寄存器
l 进位标志CF：在无符号算术运算的结果，无法容纳于目的操作数中时被设置。
l 溢出标志OF：在有符号算术运算的结果位数太多，而无法容纳于目的操作数中时被设置。
l 符号标志SF：在算术或逻辑运算产生的结果为负时被设置。
l 零标志ZF：在算术或逻辑运算产生的结果为零时被设置。
l 辅助进位标志AF：在算术运算导致8位操作数的位3到位4产生进位时被设置。
l 奇偶进位PF：在统计一个数字内值等于1的位数时，如果为1的总位数为偶数，则设置该标志；否则清除该标志。
系统寄存器
三、系统寄存器
仅允许运行在最高特权级的程序（例如：操作系统内核）访问
的寄存器，任何应用程序禁止访问。
l 中断描述符表寄存器IDTR：保存中断描述符表的地址。
l 全局描述符表寄存器GDTR：保存全局描述符表的地址，包含了任务状态段和局部描述符表的指针。
l 局部描述符表寄存器LDTR：保存当前正在运行的程序的代码段、数据段和堆栈段的指针。
l 任务寄存器：保存当前执行任务的任务状态段的地址。
l 调试寄存器：用于调试程序时设置端点。
浮点单元
l 浮点单元FPU
适合于高速浮点运算，从Intel 486开始集成到主处理器
芯片中。
– 8个80位的浮点数据寄存器 ST(0)～ST(7)
– 2个48位的指针寄存器
– 3个16位的控制寄存器
Intel微处理器的历史
– Intel 8086
– Intel 80286
– IA-32处理器系列
– P6处理器系列
– 奔腾Ⅳ和Xeon系列
– CISC和RISC
– 虚拟8086模式
– 计算机运行于保护模式下后创建的1MB地址空间的虚拟机，虚拟机对运行于实地址模式下的80x86计算机进行模拟。
– 例如：在Windows NT和Windows 2000下，打开一个命令行窗口时就创建了一个8086虚拟机
– 在实地址模式下，处理器使用20位的地址总线，可以访问1MB(0~FFFFF)内存。
– 但Intel 8086只有16位的地址线，不能直接表示20位的地址，因此采用了内存分段的解决方法。
– 段：将内存空间划分为64KB的段Segment；
– “段-偏移地址”方式：
– 段地址存放于16位的段寄存器中（CS、DS、ES或SS）
– 16位的偏移地址
l 一个典型的程序有三个段：代码段、数据段和堆栈段。
– CS包含一个16位的代码段基地址。
– DS包含一个16位的数据段基地址。
– SS包含一个16位的堆栈段基地址。
保护模式
l 段寄存器(CS、DS、SS、ES、FS和GS)指向段描述符表，操作系统使用段描述符表定位程序使用的段的位置。
l 一个典型的保护模式程序有三个段：代码段、数据段和堆栈段，使用CS、DS和SS三个段寄存器。
– CS存放代码段描述符表的地址
– DS存放数据段描述符表的地址
– SS存放堆栈段描述符表的地址
l 32位地址总线寻址，每个程序4GB：0～FFFFFFFF
– 平坦分段模式
– 多段模式（Multi-Segment）：内存划分为64KB的段
– 分页模式（Paging）
l 将一个段分割成称为页（Pages）的4KB的内存块；
超
