1、第四章 内存管理与映像接口n在 PC机中 ,CPU对其部件的访问分为两类u一种是前面已介绍过的 I/O端口寻址方式 ,它完全为 PC机系统输入 /输出设备服务u另一种访问方法就是存储器寻址 ,主要用于CPU对系统内存的管理 ,也可用作对系统的输入 /输出接口管理X86的三种工作模式及寻址原理n最早的 8088CPU是准 16位微处理器 ,其最大的寻址空间为 1M字节n操作系统是 DOS,因此 DOS下的应用软件的寻址和处理方式必须符合 8088的标准n为解决 CPU性能的发展与兼容性之间的矛盾, CPU有三种工作模式u实地址模式u保护模式u仿 86模式一、实地址模式n实地址模式和 8086/8
2、088的寻址方式是一样的,但运行速度更快 ,内存配置更大些。用户在 8086/8088上运行的程序可以不做任何修改直接在实地址模式下运行n开机启动时 ,CPU自动进入实地址模式n用户可以一直运行在实模式 ,也可以通过软件指令切换到保护模式n在实模式下, X86仍使用 CSIP 指示指令地址 ,每段仍为 64K, 寻址空间为1MB+64KB-16B实地址模式存储器空间n在 8086/8088中,利用段寻址可实现的最大范围为 0000H0000H-FFFFHFFFFHn如果把段左移 4位加上偏置,寻址范围为00000H-10FFEFH,该范围为 1MB+64KB-16Bn8086/8088地址空间
3、被限制在 220=1M字节n80386以上 CPU有 32位地址线,只要在实模式下把 A20开通 ,就可以实现上述范围的寻址实地址模式 I/O空间n实模式下, 80X86与 8086/8088有相同的I/O空间,仍为 64KB, 0000H-FFFFHn这些端口地址可以直接被 I/O指令所访问二、保护模式n在保护模式下 ,能利用其全部的地址线参与寻址 ,并能满足多用户、多任务操作系统的要求nCPU寻址内存时,首先要满足保护规则 ,然后才能进行寻址n访问权限是指分配给每个任务的一定内存资源和读写限制n 保护规则的含义是指寻址时超越了这些权限的话 ,CPU将拒绝执行这次寻址 ,并产生中断以告警。n
4、保护规则是对个别段所采取的措施n在保护模式下,段通过转换才能存取n在转换的过程中要经过一层筛选以防止错误的寻址实地址模式如何切换到保护模式nX86增加了 CR0,CR1,CR2和 CR3四个控制寄存器nCR0的第 0位称为 PE位 (保护激活位 )u在实模式下 ,PE位置 0u当 PE位置 1时 ,系统进入保护模式uPE位可以通过指令来改变存储器分页管理n当 CR0的 PG位被置为 1后,其寻址方式就进入分页管理n这时 CPU将 32位地址线所管理的 4GB线性地址空间分成 1048576个页面,每个页面占用 4KBn其目的主要是为了采用虚拟内存技术虚拟内存技术n虚拟内存不是由内存芯片组成,而是把数据存在外部存储器中(如硬盘)n需要用时再把数据转移到真正的内存中n这样可以极低的价格获取大量存储空间