X86保护模式下的内存寻址

X86保护模式下的内存寻址

段选择器:32位汇编中16位段寄存器(CS、DS、ES、SS、FS、GS)中不再存放段基址,而是段描述符在段描述符表中的索引值,D3-D15位是索引值,D0-D1位是优先级(RPL)用于特权检查,D2位是描述符表引用指示位TI,TI=0指示从全局描述表GDT中读取描述符，TI=1指示从局部描述符中LDT中读取描述符。这些信息总称段选择器(段选择子).

段描述符：8个字节64位，每一个段都有一个对应的描述符。根据描述符描述符所描述的对象不同，描述符可分为三类：储存段描述符，系统段描述符，门描述符(控制描述符)。在描述符中定义了段的基址，限长和访问内型等属性。其中基址给出该段的基础地址，用于形成线性地址；限长说明该段的长度，用于存储空间保护；段属性说明该段的访问权限、该段当前在内存中的存在性，以及该段所在的特权级。

段描述符表：IA-32处理器把所有段描述符按顺序组织成线性表放在内存中，称为段描述符表。分为三类：全局描述符表GDT，局部描述符表LDT和中断描述符表IDT。GDT和IDT在整个系统中只有一张，而每个任务都有自己私有的一张局部描述符表LDT，用于记录本任务中涉及的各个代码段、数据段和堆栈段以及本任务的使用的门描述符。GDT包含系统使用的代码段、数据段、堆栈段和特殊数据段描述符，以及所有任务局部描述符表LDT 的描述符。

GDTR全局描述符寄存器：48位，高32位存放GDT基址，低16为存放GDT限长。LDTR局部描述符寄存器：16位，高13为存放LDT在GET中的索引值。

IA-32处理器仍然使用xxxx：yyyyyyyy（段选择器：偏移量）逻辑方式表示一个线性地址，那么是怎么得到段的基址呢？在上面说明中我们知道，要得到段的基址首先通过段选择器xxxx中TI位指定的段描述符所在位置：

当TI=0 时表示段描述符在GDT中，如下图所示：①先从GDTR寄存器中获得GDT 基址。②然后再GDT中以段选择器高13位位置索引值得到段描述符。③段描述符符包含段的基址、限长、优先级等各种属性，这就得到了段的起始地址（基址），再以基址加上偏移地址yyyyyyyy才得到最后的线性地址。

当TI=1 时表示段描述符在LDT中，如下图所示：①还是先从GDTR寄存器中获得GDT基址。②从LDTR寄存器中获取LDT所在段的位置索引(LDTR高13位)。③以这个位置索引在GDT中得到LDT段描述符从而得到LDT段基址。④用段选择器高13位位置索引值从LDT段中得到段描述符。⑤段描述符符包含段的基址、限长、优先级等各种属性，这就得到了段的起始地址（基址），再以基址加上偏移地址yyyyyyyy才得到最后的线性地址。

第4章指令系统层习题参考解答-汇编语言与计算机组成原理 答案

1.什么是“程序可见”的寄存器? 程序可见寄存器是指在用户程序中用到的寄存器，它们由指令来指定。 2. 80x86微处理器的基本结构寄存器组包括那些寄存器？各有何用途？ 基本结构寄存器组按用途分为通用寄存器、专用寄存器和段寄存器3类。 通用寄存器存放操作数或用作地址指针；专用寄存器有EIP和EFLAGS，分别存放将要执行的下一条指令的偏移地址和条件码标志、控制标志和系统标志；段寄存器存放段基址或段选择子。 3．80x86微处理器标志寄存器中各标志位有什么意义? 常用的7位： CF进位标志： 在进行算术运算时，如最高位(对字操作是第15位，对字节操作是第7位)产生进位或借位时，则CF置1；否则置0。在移位类指令中，CF用来存放移出的代码(0或1)。 PF奇偶标志： 为机器中传送信息时可能产生的代码出错情况提供检验条件。 当操作结果的最低位字节中1的个数为偶数时置1，否则置0。 AF辅助进位标志： 在进行算术运算时，如低字节中低4位(第3位向第4位)产生进位或借位时，则AF置1；否则AF置0。 ZF零标志：如指令执行结果各位全为0时，则ZF置1；否则ZF置0。 SF符号标志：其值等于运算结果的最高位。 如果把指令执行结果看作带符号数，就是结果为负，SF置1；结果为正，SF置0。 OF溢出标志： 将参加算术运算的数看作带符号数，如运算结果超出补码表示数的范围N，即溢出时，则OF置1；否则OF置0。 DF方向标志： 用于串处理指令中控制处理信息的方向。 当DF位为1时，每次操作后使变址寄存器SI和DI减小；当DF位为0时，则使SI和DI增大，使串处理从低地址向高地址方向处理。 4．画出示意图，简述实模式下存储器寻址的过程。 20位物理地址如下计算(CPU中自动完成)：10H×段基址+偏移地址=物理地址 5. 画出示意图，简述保护模式下(无分页机制)存储器寻址的过程。 采用对用户程序透明的机制由选择子从描述子表中选择相应的描述子，得到欲访问段的段基址、段限等有关信息，再根据偏移地址访问目标存储单元。

内存寻址的三种模式

内存寻址的三种模型 1. 地址的种类 首先明确一下逻辑地址和线性地址这两个概念： 1. 逻辑地址 2. 线性地址 3. 物理地址 1.1 逻辑地址： 逻辑地址是编译器生成的，我们使用在linux环境下，使用C语言指针时，指针的值就是逻辑地址。对于每个进程而言，他们都有一样的进程地址空间，类似的逻辑地址，甚至很可能相同。 1.2 线性地址： 线性地址是由分段机制将逻辑地址转化而来的，如果没有分段机制作用，那么程序的逻辑地址就是线性地址了。 1.3 物理地址 物理地址是CPU在地址总线上发出的电平信号，要得到物理地址，必须要将逻辑地址经过分段，分页等机制转化而来。 2. 三种寻址模型 x86体系结构下，使用的较多的内存寻址模型主要有三种： 1. 实模式扁平模型real mode flat model 2. 实模式分段模型real mode segment model 3. 保护模式扁平模型protected mode flat model 下面是对这三种模型的描述 实模式和保护模式相对，实模式运行于20位地址总线，保护模式则启用了32位地址总线，地址使用的是虚拟地址，引入了描述符表；虽然二者都引入了段这样一个概念，但是实模式的段是64KB固定大小，只有16KB个不同的段，CS,DS等存储的是段的序号（想想为什么？）。保护模式则引入了GDT和LDT段描述符表的数据结构来定义每个段。 扁平模型和分段模型相对，区别在于程序的线性地址是共享一个地址空间还是需要分成多个段，即为多个程序同时运行在同一个CS，DS的范围内还是每个程序都拥有自己的CS，DS：前者(flat)指令的逻辑地址要形成线性地址，不需要切换CS，DS；后者的逻辑地址，必须要经过段选择子去查找段描述符，切换CS，DS，才能形成线性地址。 3. 实模式扁平模型 该模式只有在386及更高的处理器中才能出现！ 80386的实模式，就是指CPU可用的地址线只有20位，能寻址0~1MB的地址空间。 注意：80386的实模式并不等同于8086/8088的实模式，后者的实模式其实就是实模式分段模型！ 扁平模型，意味着我们这里不使用任何的分段寄存器。（其实还是使用了CS,DS，只是不用程序员去显示地为该寄存器赋值，jmp指令时就已经将CS, DS设置好了) Linux启动代码arch/i386/boot/bootsect.S就工作在该模式下。

实模式和保护模式的区别

实模式和保护模式的区别 实模式和保护模式的区别 2009-08-31 20:19 551人阅读评论(1) 收藏举报 从80386开始，cpu有三种工作方式：实模式，保护模式和虚拟8086模式。只有在刚刚启动的时候是real-mode，等到linux操作系统运行起来以后就运行在保护模式（所以存在一个启动时的模式转换问题）。 实模式只能访问地址在1M以下的内存称为常规内存，我们把地址在1M 以上的内存称为扩展内存。 在保护模式下，全部32条地址线有效，可寻址高达4G字节的物理地址空间; 扩充的存储器分段管理机制和可选的存储器分页管理机制，不仅为存储器共享和保护提供了硬件支持，而且为实现虚拟存储器提供了硬件支持; 支持多任务，能够快速地进行任务切换和保护任务环境; 4个特权级和完善的特权检查机制，既能实现资源共享又能保证代码和数据的安全和保密及任务的隔离; 支持虚拟8086方式，便于执行8086程序。 1.虚拟8086模式是运行在保护模式中的实模式，为了在32位保护模式下执行纯16位程序。它不是一个真正的CPU模式，还属于保护模式。 2.保护模式同实模式的根本区别是进程内存受保护与否。可寻址空间的区别只是这一原因的果。 实模式将整个物理内存看成分段的区域,程序代码和数据位于不同区域，系统程序和用户程序没有区别对待，而且每一个指针都是指向"实在"的物理地址。这样一来，用户程序的一个指针如果指向了系统程序区域或其他用户程序区域，并改变了值，那么对于这个被修改的系统程序或用户程序，其后果就很可能是灾难性的。为了克服这种低劣的内存管理方式，处理器厂商开发出保护模式。这样，物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部的地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，程序对此一无所知。至此，进程（这时我们可以称程序为进程了）有了严格的边界，任何其他进程根本没有办法访问不属于自己的物理内存区域，甚至在自己的虚拟地址范围内也不是可以任意访问的，因为有一些虚拟区域已经被放进一些公共系统运行库。这些区域也不能随便修改，若修改就会有: SIGSEGV （linux 段错误）;非法内存访问对话框（windows 对话框）。 CPU启动环境为16位实模式，之后可以切换到保护模式。但从保护模式无法切换回实模式

实验二 内存操作数及寻址方法1

实验二内存操作数及寻址方法 一、实验目的: 通过实验掌握下列知识: 1、DEBUG命令:G,N,W,L及Q。 2、8088系统中数据在内存中的存放方式和内存操作数的几种寻址方式。 3、8088指令:INC,DEC,LOOP,INT 3,INT 20H,寄存器SI,DI。 4、8088汇编语言伪操作:BYTE PTR,WORD PTR。 5、求累加和程序和多字节加减法程序。 二、实验内容和步骤: 1、内存操作数及各种寻址方式使用: MOV AX,1234 ；立即寻址 MOV [1000],AX；直接寻址 MOV BX,1002 MOV BYTE PTR[BX],20；存在一个字节里 MOV DL,39 INC BX MOV [BX],DL DEC DL MOV SI,3 MOV [BX+SI],DL 间接寻址 MOV [BX+SI+1],DL MOV WORD PTR[BX+SI+2],2846；存在两个字节中 步骤: 1)输入程序：A 起始地址（默认100H）； 2)单步执行程序：采用T命令； 3）查看结果：D 内存单元地址 实验要求：每运行一条指令,检查并记录有关内存单元的内容并注明是什么寻址方式。 注意D命令显示结果中右边的ASCII字符及双字节数存放法。 思考:有关指令中BYTE PTR及WORD PTR伪操作不加行不行?试一试。 2、求累加和程序: MOV BX,1000 MOV CX,10 SUB AX,AX LOP: ADD AL,[BX] ADC AH,0 INC BX J: LOOP LOP INT 3 步骤: 1)输入程序：用A命令将程序键入到100H开始的内存中,在键入时记下标号LOP和J的实 际地址,在键入LOOP指令时LOP用实际地址值代替。

保护模式与实模式

什么是实模式、保护模式和虚拟8086方式 1:实模式：寻址采用和8086相同的16位段和偏移量，最大寻址空间1MB，最大分段64KB。可以使用32位指令。32位的x86 CPU用做高速的8086。 2:保护模式：寻址采用32位段和偏移量，最大寻址空间4GB，最大分段4GB (Pentium Pre及以后为64GB)。在保护模式下CPU可以进入虚拟8086方式，这是在保护模式下的实模式程序运行环境。 第一:实模式下程序的运行回顾. 程序运行的实质是什么?其实很简单,就是指令的执行,显然CPU 是指令得以执行的硬件保障,那么CPU如何知道指令在什么地方呢? 对了,80x86系列是使用CS寄存器配合IP寄存器来通知CPU指令在内存 中的位置. 程序指令在执行过程中一般还需要有各种数据,80x86系列有DS、 ES、FS、GS、SS等用于指示不同用途的数据段在内存中的位置。 程序可能需要调用系统的服务子程序，80x86系列使用中断机制 来实现系统服务。 总的来说，这些就是实模式下一个程序运行所需的主要内容 （其它如跳转、返回、端口操作等相对来说比较次要。） 第二：保护模式---从程序运行说起 无论实模式还是保护模式，根本的问题还是程序如何在其中运行。 因此我们在学习保护模式时应该时刻围绕这个问题来思考。 和实模式下一样，保护模式下程序运行的实质仍是“CPU执行指令， 操作相关数据”，因此实模式下的各种代码段、数据段、堆栈段、中 断服务程序仍然存在，且功能、作用不变。 那么保护模式下最大的变化是什么呢？答案可能因人而异，我的 答案是“地址转换方式”变化最大。 第三：地址转换方式比较 先看一下实模式下的地址转换方式，假设我们在ES中存入0x1000， DI中存入0xFFFF,那么ES:DI=0x1000*0x10+0xFFFF=0x1FFFF,这就是众 所周知的“左移4位加偏移”。 那么如果在保护模式下呢？假设上面的数据不变ES=0x1000, DI=0xFFFF，现在ES:DI等于什么呢？ 公式如下：（注：0x1000=1000000000000b= 10 0000 0000 0 00） ES:DI=全局描述符表中第0x200项描述符给出的段基址+0xFFFF 现在比较一下，好象是不一样。再仔细看看，又好象没什么区别！ 为什么说没什么区别，因为我的想法是，既然ES中的内容都不是 真正的段地址，凭什么实模式下称ES为“段寄存器”，而到了保护模式 就说是“选择子”？ 其实它们都是一种映射，只是映射规则不同而已：在实模式下这

计算机的寻址范围

一、什么叫寻址空间？ 寻址空间一般指的是CPU对于内存寻址的能力。通俗地说，就是能最多用到多少内存的一个问题。数据在存储器(RAM)中存放是有规律的，CPU在运算的时候需要把数据提取出来就需要知道数据在那里，这时候就需要挨家挨户的找，这就叫做寻址，但如果地址太多超出了CPU的能力范围，CPU就无法找到数据了。CPU最大能查找多大范围的地址叫做寻址能力，CPU的寻址能力以字节为单位。通常人们认为，内存容量越大，处理数据的能力也就越强，但内存容量不可能无限的大，它要受到系统结构、硬件设计、制造成本等多方面因素的制约，一个最直接的因素取决于系统的地址总线的地址寄存器的宽度（位数）。计算机的寻找范围由总线宽度（处理器的地址总线的位数）决定的，也可以理解为cpu寄存器位数，这二者一般是匹配的。Intel公司早期的CPU产品的地址总线和地址寄存器的宽度为20位，即CPU的寻址能力为2^20=1024*1024字节=1024K字节=1M字节；286的地址总线和地址寄存器的宽度为24位，CPU的寻址能力为2^24=1024*4*1024*4B=4*1024*4KB=16M;386及386以上的地址总线和地址寄存器的宽度为32位，CPU的寻址能力为2^32=4096M字节=4G字节。也就是说，如果机器的CPU过早，即使有很大的内存也不能得到利用，而对于现在的PⅡ级的CPU，其寻址能力已远远超过目前的内存容量。由此推出：地址总线为N位（N 通常都是8的整数倍；也说N根数据总线）的CPU寻址范围是2的N次方字节，即2^N(B)。 二、16位、32位、64位通常指的是什么？ 从CPU的发展史来看,从以前的8位到现在的64位，8位也就是CPU在一个时钟周期内可并行处理8位二进字符0或是1，那么16就以此类推，是64位就64位二进制，从数据计算上来讲理论上64位比32快一半。但因为电脑是软硬相配合才能发挥最佳性能，所以操作系统也必须从32位的到64位的,而且系统的硬件驱动也必须是64位的。在64位CPU的计算机上要安装64位操作系统64位的硬件驱动,32位的硬件驱动是不能用的，只有这样才能发挥计算机的最佳性能。如果64位CPU装32操作系统的话,那性能不会有明显的提升。 三、为什么是2的N次方，而不是其他数的N次方？ 因为计算机是采用二进制计算的。假设一台计算机，它只有1根地址线，请问它最多能对几个存储单元寻址?答案是：2个。因为在任何2进制计算机中,所有物理元件只有0,1两种状态，对应这个例子，我们假设已经把这唯一的一根地址线与两个存储单元a和b连上了,那么究竟怎么确定何时读a何时读b?有一个办法,当地址线上的电压是高电压时我们读a,相反是低电压时,我们读b。如此一来,一根地址线的情况下,只能对2个存储单元进行寻址依次类推,2根地址线时可以对4个存储单元进行寻址,对应的电压情况可以是:低低,低高,高低,高高;继续想下去,3根地址线就可以对8个存储单元进行寻址（3个1和3个0不同组合情况：111、110、100、000、101、100、001、011）,4根就是16个,也就是说,当有n根地址线时,可以对2的n次方个存储单元进行寻址。 四、什么是存储单元？

保护模式下寻址(易懂)

保护模式下寻址（易懂） 保护模式下寻址（易懂）：网上看到的一强帖，不转不行了，牛人啊，把这段代码拿捏的相当到位括号中是我的加注段机制轻松体验[内存寻址]实模式下的内存寻址：让我们首先来回顾实模式下的寻址方式段首地址×16＋偏 移量＝物理地址为什么要×16？因为在8086CPU中，地址线是20位，但寄存器是16位的，最高寻址64KB，它无法寻址到1M内存。于是，Intel设计了这种寻址方式，先缩小4位成16位放入到段寄存器，用到时候，再将其扩大到20位，这也造成了段的首地址必须是16的倍数的限制。保护模式下分段机制的内存寻址：保护模式下分段机制是利用一个称作段选择符的偏移量，从而到描述符表找到需要的段描述符，而这个段描述符中就存放着真正的段的物理首地址，再加上偏移量一段话，出现了三个新名词：1、段选择子2、描述符表3、段描述符我们现在可以这样来理解这段话：有一个结构体类型，它有三个成员变量：段物理首地址段界限段属性内存中，维护一个该结构体类型的是一个数组。而分段机制就是利用一个索引，找到该数组对应的结构体，从而得到段的物理首地址，然后加上偏移量，得到真正的物理地址。公式：xxxx:yyyyyyyy其中，xxxx也就是索引，yyyyyyyy是偏移量（因为32位寄存器，所以8个

16进制）xxxx存放在段寄存器中。现在，我们来到过来分析一下那三个新名词。段描述符，一个结构体，它有三个成员变量：1、段物理首地址2、段界限3、段属性我们再来重温一遍描述符表，也就是一个数组，什么样的数组呢？是一个段描述符组成的数组。接下来看看段选择子：段选择子，也就是数组的索引，但这时候的索引不在是高级语言中数组的下标，而是我们将要找的那个段描述符相对于数组首地址（也就是全局描述表的首地址）偏移位置。就这么简单，如图：图中，通过Selector（段选择子）找到存储在Descriptor Table（描述符表）中某个Descriptor（段描述符），该段描述符中存放有该段的物理首地址，所以就可以找到内存中真正的物理段首地址SegmentOffset（偏移量）：就是相对该段的偏移量物理首地址＋偏移量就得到了物理地 址本图就是DATA但这时，心细的朋友就发现了一个GDTR这个家伙还没有提到!我们来看一下什么是GDTR ？Global Descriptor Table Register（全局描述符表寄存器）但是这个寄存器有什么用呢？大家想一下，段描述符表现在是存放在内存中，那CPU是如何知道它在哪里呢？所以，Intel 公司设计了一个全局描述符表寄存器，专门用来存放段描述符表的首地址，以便找到内存中段描述符表。这时，段描述符表地址被存到GDTR寄存器中了。好了，分析就到这，我们来看一下正式的定义：当x86 CPU 工作在保护模式时，可

实验二内存操作数及寻址方法

实验二内存操作数及寻址方法 实验目的: 通过实验掌握下列知识: 1、DEBUG命令:G,N,W,L及Q。 2、8088系统中数据在内存中的存放方式和内存操作数的几种寻址方式。 3、8088指令:INC,DEC,LOOP,INT 3,INT 20H,寄存器SI,DI。 4、8088汇编语言伪操作:BYTE PTR,WORD PTR。 5、求累加和程序和多字节加减法程序。 实验内容和步骤: 一、内存操作数及各种寻址方式使用: 内容: MOV AX,1234 MOV [1000],AX MOV BX,1002 MOV BYTE PTR[BX],20 MOV DL,39 INC BX MOV [BX],DL DEC DL MOV SI,3 MOV [BX+SI],DL MOV [BX+SI+1],DL MOV WORD PTR[BX+SI+2],2846 步骤: 1)用A命令键入上述程序,并用T命令逐条运行。

2)每运行一条有关内存操作数的指令,要用D命令检查并记录有关内存单元的内容并注明是什么寻址方式。

注意D命令显示结果中右边的ASCII字符及双字节数存放法。 思考:有关指令中BYTE PTR及WORD PTR伪操作不加行不行?试一试。 答：不行。 二、求累加和程序: 程序: MOV BX,1000 MOV CX,10 SUB AX,AX LOP: ADD AL,[BX] ADC AH,0 INC BX J: LOOP LOP INT3 步骤: 1)用A命令将程序键入到100H开始的内存中,在键入时记下标号LOP和J的实际地址,在键入LOOP指令时LOP用实际地址值代替。-A 100 2)用命令N AA将此程序命名为文件AA(文件名可任取)。 3)用R命令将BX:CX改为程序长度值(即最后一条指令后面的地址减去开 始地址) 4)用命令W 100将此程序存到AA命名的磁盘文件中。 5)用命令Q退出DEBUG。 6)用命令DEBUG AA再次调入DEBUG和文件AA,可用U命令检查调入程序。 若调入DEBUG时忘了加AA文件名,可用N命令和L命令将文件调入。 -U 1477:0100 BB0010 MOV BX,1000 1477:0103 B91000 MOV CX,0010 1477:0106 29C0 SUB AX,AX 1477:0108 0207 ADD AL,[BX] 1477:010A 80D400 ADC AH,00 1477:010D 43 INC BX 1477:010E E2F8 LOOP 0108 1477:0110 CC INT 3 1477:0111 68 DB 68 1477:0112 69 DB 69 1477:0113 7320 JNB 0135 1477:0115 69 DB 69 1477:0116 7320 JNB 0138 1477:0118 61 DB 61 1477:0119 207361 AND [BP+DI+61],D 1477:011C 3400 XOR AL,00 1477:011E 66 DB 66 1477:011F 1421 ADC AL,21 --E1000 1477:1000 34.

第3章作业

第3章从8086到Pentium系列微处理器的技术发展 教材习题解答 1. 简述80286的特点和保护模式的保护功能。 【解】80286的特点： ①CPU内部分为四个处理部件：EU（执行部件）、AU（地址部件）、IU（指令部件）和BU（总线部件）。这四个处理部件可以并行的进行操作，提高了处理速度。 ②数据线和地址线完全分离。在一个总线周期中，当有效数据出现在数据总线上的时候，下一个总线周期的地址已经送到地址总线，形成总线周期的流水作业。 ③具有“实地址模式”（Real Address Mode，简称为“实模式”）和“保护虚地址模式”（Protected V irtual Address Mode，简称为“保护模式”）”两种工作模式。 ④能运行实时多任务操作系统，支持存储管理和保护功能。 ⑤实现了虚拟存储管理。 ⑥与80286 配合使用的数学协处理器是80287，它基本与8087相同，但适应80286 的两种工作模式。 保护模式体现了80286的特色，主要是对存储器管理、虚拟存储和对地址空间的保护。在保护模式下，可为每个任务提供多达1GB的虚拟存储空间和保护机制，有力地支持了多用户、多任务的操作。那些内存装不下的逻辑段，将以文件形式存在外存储器中，当处理器需要对它们进行存取操作时就会产生中断，通过中断服务程序把有关的程序或数据从外存储器调入到内存，从而满足程序运行的需要。 保护模式为不同程序设置了四个特权级别，可让不同程序在不同的特权级别上运行。依靠这一机制，可支持系统程序和用户程序的分离，并可进一步分离不同级别的系统程序，大大提高了系统运行的可靠性。 2. 简述80386 的特点、80386引脚与8086的区别。 【解】80386 的特点： 80386是全32位结构，它的外部数据总线和内部数据通道，包括寄存器、ALU和内部总线都是32位的。 80386 有3 种工作模式：实模式、虚拟86模式、386的保护模式。 80386的硬件结构可分成6个逻辑单元，它们以流水线方式工作，运行速度可达4MIPS。其硬件设计有支持段页式存储管理部件，易于实现虚拟存储系统。在保护模式下的分段寻址体系，与操作系统相配合可以组成虚拟存储器系统，一个任务的最大虚拟空间可达246=64 TB。 80386硬件支持多任务处理，用一条指令就可以实现任务切换。 80386设置了4级特权级，按优先顺序依次为0级、1级、2级、3级，前3级用于操作系统程序，后1级用于用户程序。 80386引脚与8086的区别见表3-1。 表3-1 80386引脚与8086的区别 8086CPU 80386CPU 共有40个引脚共有132个引脚 16条地址/数据复用线4条地址线34条地址线 32条数据线 在总线宽度控制信号16 BS的控制下，可实现16位或32位数据传送。字节控制信号0 BE～3 BE 协处理器接口信号 (1) PEREQ：协处理器向80386发出的请求信号，有效时表示协处理器请求与存储器之间传送数据。80386响应该请求后，将按照指令的要求控制对存储器的读写。 (2) BUSY：协处理器向80386发出的状态信号，有效时表示协处理器正在执行指令，处于忙状态，暂时不能接受新的指令。 (3)ERROR：协处理器向80386发出的状态信号，有效时表示协处理器出错。80386在检测到ERROR信号后，将转到错误处理子程序来处

汇编语言内存操作数及寻址

实验一内存操作数及寻址 通过实验掌握下列知识: 80x86系统中数据在内存中的存放方式和内存操作数寻址方式。 80x86指令: MOV, ADD, SUB, ADC，SBB，INC, DEC, LOOP，CLC 伪指令与操作符: BYTE PTR, WORD PTR，OFFSET，SIZEOF。 简单字符串处理、多字节加减法。 一、内存操作数及各种寻址方式: 阅读下列程序段： ... ... .data wds WORD 1111h, 2222h, 3333h dwds DWORD 6 dup (0CDCDCDCDh) ... ... MOV AX, 1234h MOV EBX, OFFSET wds MOV [EBX], AX MOV BYTE PTR[EBX+2], 20h MOV DL, 39h MOV [EBX+4], DL ADD EBX, SIZEOF wds MOV ESI, 2 DEC DL MOV [EBX+ESI], DL DEC DL MOV [EBX+ESI+1], DL MOV WORD PTR[EBX+ESI+2], 1068h MOV DWORD PTR[EBX+ESI*4], 2846h 1）分析并写出每条指令执行的结果。 2）将程序补充完整，编译、连接后，单步执行，验证分析结果。 3) 说明程序中访问内存操作数的指令所使用的寻址方式，访问的内存地址，以及所访问的内存存储单元位数。 4）有关指令中BYTE PTR、WORD PTR、DWORD PTR伪指令不加会有何结果? 试一试。 二、阅读下列程序段： （指令CLC，Clear Carry Flag ：清除进位标志） ...... MOV ECX,4 CLC L1:

Gate A20与保护模式

Gate A20与保护模式 大家都知道，8088/8086只有20位地址线，按理它的寻址空间是2^20，应该是1024KB，但PC机的寻址结构是segment:offset，segment和offset都是16 位的寄存器，最大值是0ffffh，换算成物理地址的计算方法是把segment左移4位，再加上offset，所以segment:offset所能表达的寻址空间最大应为0ffff0h + 0ffffh = 10ffefh（前面的0ffffh是segment=0ffffh并向左移动4位的结果，后面的0ffffh是可能的最大offset），这个计算出的10ffefh是多大呢？大约是1088KB，就是说，segment:offset的地址表达能力，超过了20位地址线的物理寻址能力，你说这是不是有点麻烦。在早先，由于所有的机器都没有那么大的内存，加上地址线只有20位，所以当你用segment:offset的方式企图寻址100000h这个地址时，由于没有实际的第21位地址线，你实际寻址的内存是00000h的位置，如果你企图寻址100001h这个地址时，你实际得到的内容是地址00001h上的内容，所以这个事对实际使用几乎没有任何影响，但是后来就不行了，出现了80286，地址线达到了24位，使segment:offset寻址100000h--10ffefh这将近64K的存储器成为可能，为了保持向下兼容，于是出现了A20 Gate，这是后话，我们后面再细说。 我们可能经常听到一些只有在PC机上才有的一些关于存储器的专有名词，包括：常规内存（Conventional Memory）、上位内存区（Upper Memory Area）、高端内存区（High Memory Area）和扩展内存（Extended Memory），我尽量把这几个东东说明白，这需要下面这张著名的图。 这张图很清楚地说明了问题，大家都知道，DOS下的“常规内存”只有640K，这640K就是从0--A0000H这段地址空间；所谓“上位内存区”，指的就是20位地址线所能寻址到的1M地址空间的上面384K空间，就是从A0001H--100000H 这段地址空间，也就是我们说的用于ROM和系统设备的地址区域，这384K空间和常规内存的640K空间加起来就是20位地址线所能寻址的完整空间 1024KB；由于80286和80386的出现使PC机的地址线从20位变成24位又变成32位，寻址能力极大地增加，1M以上的内存寻址空间，我们统称为“扩展内存”；这里面绝大部分内存区域只能在保护模式下才能寻址到，但有一部分既可以在保护模式下，也可以在实模式下寻址，这就是我们前面提到过的地址100000h--10ffefh之间的这块内存，为了表明其特殊性，我们把这块有趣的内存区叫做“高端内存”。 前面我们提过由于IBM的愚蠢设计给PC机的内存结构埋下了麻烦的伏笔，现在我们来说说这个麻烦。我们都见过PC机上的内存条，但是由于上位内存区

Windows2003 Server支持大内存(打开内存寻址扩展以识别大于4G内存)

如何打开windows2003 Server内存寻址扩展 本文介绍了如何在系统内存大于4G的情况下，让windows2003 Advanced Server支持大内存的方法： 由于Windows2003 32bit是32位操作系统，当服务器配备内存高达4G时将出现系统属性中无法发现的问题，因此必须打开windows2003 Server内存寻址扩展功能；打开内存寻址扩展后，Windows2003 Server将最多可以支持8G内存。 打开此功能功能方法如下： 1.首先确认系统能认到的内存数目，如果您的机器不止4G的系统内存，请继续下面的步骤 2.电击开始菜单，指向运行，跳出输入框，在输入框中打入“edit c:\boot.ini”

3.在boot.ini文件的最后一行末尾处，打一个空格，然后打入/PAE

4.按下Alt+F选择保存（Save） 5.关闭窗口或者按下Alt+F，选择关闭（Close） 6.重启计算机后，进入系统查看，Windows2000已经识别到大容量内存

Windows Server 2003 Web版:为快速开发、部署Web服务与应用程序，提供Web托管与服务平台。支持2路SMP(对称多处理)系统、2GB内存。 Windows Server 2003标准版:面向中小型企业和部门级应用。支持4路SMP、4GB内存。 Windows Server 2003企业版:适合中心与大型组织使用，有32位和64位两个版本。支持8节点集群、NUMA；支持8路SMP，其中32位版支持32GB内存，64位版支持64GB内存。 Windows Server 2003数据中心版：面向要求强伸缩性和高可用性的企业，有32位和64位两个版本。32位版支持32路SMP、64GB内存；64位版支持64路SMP、512GB内存；两个版本均支持8节点集群、NUMA 要启用Windows 2003 支持大于4GB的物理内存，必须将参数/pae 添加到boot.ini 文件中。

80386 和 保护模式

80386 和保护模式 ___William Liu Intel CPU 一般可以运行在两种模式之下，即实模式和保护模式。早期的 Intel CPU （ 8086 ， 8088 ）只能工作在实模式之下，系统中只能运行单个任务，而且只能使用实地址模式。对于 Intel 80386 以上的芯片则还可以运行在 32 位的保护模式之下。在保护模式之下的 CPU 可以支持多任务；支持 4GB 的物理内存；支持 64TB 的虚拟内存；支持内存的页式管理和段式管理以及支持特权级。 本文档将首先介绍 Intel 80386 CPU 的几个内部寄存器，然后再由浅入深的分别介绍保护模式下的段式管理，页式管理，虚拟内存，多任务以及特权级管理等几个方面。 Intel 80386 CPU 的内部寄存器 这一部分先大致介绍一下 386 的内部寄存器，具体细节在后面的几节中再详细说明。一般来说， CPU 设计用来系统编程的系统寄存器包括如下几类： ?标志寄存器 (EFLAGS) ?内存管理寄存器 (GDTR ， LDTR ， IDTR ， TR) ?控制寄存器 (CR0 ， CR1 ， CR2 ， CR3 ， CR4) ?兼容 8086 通用寄存器（ EAX ， EBX ， ECX ， EDX ） ?兼容 8086 段寄存器（ CS ， DS ， ES ， SS ， FS ， GS ） ?兼容 8086 数据寄存器（ ESI ， EDI ， EIP ， ESP ） 下面分别加以介绍：

1) 标志寄存器 EFLAGS ： 跟 8086/8088 的 FLAGS 大致差不多。只不过位宽由 16bit 变成了 32bit ，负责的状态标志也多了一些。见图一所示： 图一： EFLAGS 的结构 其中系统标志： VM －虚拟 8086 模式； RF －恢复标志； NT －任务嵌套标志；IOPL － I/O 特权级标志； IF －中断允许标志。 2) 内存管理寄存器： 一共有 4 个，用于分段内存管理，都是用于存放指针的，只是所指的再内存单元中的内容有所不同。 GDTR 全局描述符表寄存器（ Global Descriptor Table Register ），存放的是一个指向内存单元列表的指针，用于指向全局段描述表（ GDT ），如图二所示。共 48bit ，高 32bit 是 GDT 的基址，低 16bit 描述 GDT 的长度。由于每项 8Byte ，所以共可以有 2^(16)/8=2^13 项。 IDTR 中断描述符表寄存器（ Interrupt Descriptor Table Register ），存放的是也一个指向内存单元列表的指针，用于指向全局中断描述符表（ IDT ），如图二所示。跟 GDTR 一样，共 48bit 。

保护模式编程

第1章保护模式编程一 如果想更深、更亲近的了解电脑软件。那么学习cpu是你的必选!! 386是CPU史的一大转折点,那386做基础课是最好不过了。那么我们将开始进行学习之旅！！！大家跟我一块学习吧,呵呵!!! 1.1 准备工作 l1、NASM 编译环境（当然Masm 也可以但是用它来写COM程序比较 麻烦） l2、虚拟机 Virtual PC(Windows平台,执行比较快,即模拟又虚拟硬件)、 WMWarve(WIndows平台虚拟硬件，)、 Bochs(支持Windows平台、也支持在Linux平台上运行有RPM版本的) 我们这些生长在Windows这棵大树下的朋友们,还是用Virtual PC吧.。 l3、写虚拟启动镜像文件的程序 :不知道我观察的对不对？用Nasm 编译一个bin 然后将它转换为img 镜像文件的时候。只要文件大小符合软驱的标准就能启动。那么就代表a.bin 与a.img 文件的内容一模样就是文件大小不一样!我是不太了解镜像文件格式.我用的是Virtual PC。 1.2 开始接触引导程序 1.2.1 Com文件 Com文件是纯二进制的文件，也是直接与Cpu交换的顺序指令文件。Com文件的大小是有限制的，不能超过64KB.因为8086时代的CPU地址线是20位的,20位能表达的数值也就是fffffh(1MB )。而寄存器最高也只是16位,无法用5个F的形式来表达地址，所以用CS(段基地址)*16:IP(偏移地址)来寻址!80386后通用寄存器都得到了32位扩展! 而Cpu地址线也得到了32位的扩展。引导程序前期是需要进入实模式的，因为这是硬件上的限制是IA32的限

内存操作数及寻址方式的使用

武汉工程大学 电气信息学院 《面向对象程序设计》实验报告[ 1 ] 专业班级过程装备与控制工程1 班 实验时间 2015 年 5 月 日 学生学号实验地点机电工程学院205 学生姓名指导教师华夏 实验项目内存操作数及寻址方式的使用 实验类别设计实验实验学时3学时 实验目的及要求通过实验掌握下列知识。 （1）DEBUG命令：G、N、W、L及Q。 （2）8088系统中数据在内存中的存放方式和内存操作数的几种寻址方式。 （3）8088指令：INC、DEC、LOOP、INT3、INT20H,寄存器SI、DI。 （4）8088汇编语言伪操作：BYTE PTR,WORD PTR. （5）求累加和程序和多字节加减法程序。 成绩评定表 类别评分标准分值得分合计 上机表现 按时出勤、遵守纪律 认真完成各项实验内容 30分

《电子线路CAD设计》实验报告 报告质量程序代码规范、功能正确 填写内容完整、体现收获70分 评阅教师： 日期：年月日

实验内容 (说明：此部分应包含：实验内容、实验步骤、实验数据与分析过程等) 1.一、实验内容、实验方法与步骤、实验数据与结果分析 1)内存操作数及各种寻址方式使用 (1)先输入程序内容，用A命令输入上述程序，运行如下： (2)并用T命令逐条运行，运行如下：

(3)每运行一条有关内存操作数的指令，要用D命令检查并记录有关内存单元的内容并注明是什么寻址方式。程序运行如下：

(4)注意D命令显示结果中右边的ASCII字符及双字节数存放法。 (5)思考有关指令中的BYTE PTR及WORD PTR伪操作不加行不行，试一试。 2)求累加和程序 (1)用A命令将程序输入到100H开始的内存中，在输入时记下标号LOP和J的实际地址，在输入LOOP指令时LOP用实际地址代替。 (2)用命令NAA将此程序命名为文件AA (3)用R命令将BX:CX改为程序长度值 (4)用命令W100将此程序存放到AA命名的磁盘文件中

保护模式下寻址

保护模式下寻址 网上看到的一强帖，不转不行了，牛人啊，把这段代码拿捏的相当到位括号中是我的加注 段机制轻松体验 [内存寻址] 实模式下的内存寻址： 让我们首先来回顾实模式下的寻址方式 段首地址×16＋偏移量＝物理地址 为什么要×16？因为在8086CPU中，地址线是20位，但寄存器是16位的，最高寻址64KB，它无法寻址到1M 内存。于是，Intel设计了这种寻址方式，先缩小4位成16位放入到段寄存器，用到时候，再将其扩大到20位，这也造成了段的首地址必须是16的倍数的限制。 保护模式下分段机制的内存寻址： 保护模式下分段机制是利用一个称作段选择符的偏移量，从而到描述符表找到需要的段描述符，而这个段描述符中就存放着真正的段的物理首地址，再加上偏移量 一段话，出现了三个新名词： 1、段选择子 2、描述符表 3、段描述符 我们现在可以这样来理解这段话：有一个结构体类型，它有三个成员变量：段物理首地址段界限段属性内存中，维护一个该结构体类型的是一个数组。而分段机制就是利用一个索引，找到该数组对应的结构体，从而得到段的物理首地址，然后加上偏移量，得到真正的物理地址。 公式：xxxx:yyyyyyyy 其中，xxxx也就是索引，yyyyyyyy是偏移量（因为32位寄存器，所以8个16进制）xxxx存放在段寄存器中。 现在，我们来到过来分析一下那三个新名词。段描述符，一个结构体，它有三个成员变量：1、段物理首地址2、段界限3、段属性 我们再来重温一遍描述符表，也就是一个数组，什么样的数组呢？是一个段描述符组成的数组。 接下来看看段选择子：段选择子，也就是数组的索引，但这时候的索引不在是高级语言中数组的下标，而是我们将要找的那个段描述符相对于数组首地址（也就是全局描述表的首地址）偏移位置。 就这么简单，如图：

实验三 汇编数据寻址的方法

实验三汇编数据寻址的方法（2学时）实验目的 通过实验掌握下列知识: 1、DEBUG命令:G,N,W,L及Q。 2、8086系统中数据在内存中的存放方式和内存操作数的几种寻址方式。 3、8086指令:INC,DEC,LOOP,INT 3,INT 20H,寄存器SI,DI。 4、8086汇编语言伪操作:BYTE PTR,WORD PTR。 5、求累加和程序和多字节加减法程序。 实验类型:验证 实验内容和步骤 一、内存操作数及各种寻址方式使用 程序内容： MOV AX,1234 MOV [1000],AX MOV BX,1002 MOV BYTE PTR[BX],20 MOV DL,39 INC BX MOV [BX],DL DEC DL MOV SI,3 MOV [BX+SI],DL MOV [BX+SI+1],DL MOV WORD PTR[BX+SI+2],2846 操作步骤 一、内存操作数及各种寻址方式使用 程序内容： MOV AX,1234 MOV [1000],AX MOV BX,1002 MOV BYTE PTR[BX],20 MOV DL,39 INC BX MOV [BX],DL

DEC DL MOV SI,3 MOV [BX+SI],DL MOV [BX+SI+1],DL MOV WORD PTR[BX+SI+2],2846 操作步骤 1)用A命令键入上述程序,并用T命令逐条运行。 2)每运行一条有关内存操作数的指令,要用D命令检查并记录有关内存单元的内容并注明是什么寻址方式。 注意D命令显示结果中右边的ASCII字符及双字节数存放法。 思考:有关指令中BYTE PTR及WORD PTR伪操作不加行不行?试一试。

段地址轻松体验(实模式和保护模式)

段机制轻松体验(实模式和保护模式) [内存寻址] 实模式下的内存寻址： 让我们首先来回顾实模式下的寻址方式 段首地址×16＋偏移量＝物理地址 为什么要×16？因为在8086CPU中，地址线是20位，但寄存器是16位的，最高寻址64KB，它无法寻址到1M内存。于是，Intel设计了这种寻址方式，先缩小4位成16位放入到段寄存器，用到时候，再将其扩大到20位，这也造成了段的首地址必须是16的倍数的限制。 保护模式下分段机制的内存寻址： 保护模式下分段机制是利用一个称作段选择符的偏移量，从而到描述符表找到需要的段描述符，而这个段描述符中就存放着真正的段的物理首地址，再加上偏移量 一段话，出现了三个新名词： 1、段选择子 2、描述符表 3、段描述符 我们现在可以这样来理解这段话：有一个结构体类型，它有三个成员变量：段物理首地址段界限段属性 内存中，维护一个该结构体类型的是一个数组。而分段机制就是利用一个索引，找到该数组对应的结构体，从而得到段的物理首地址，然后加上偏移量，得到真正的物理地址。 公式：xxxx:yyyyyyyy 其中，xxxx也就是索引，yyyyyyyy是偏移量（因为32位寄存器，所以8个16进制）xxxx 存放在段寄存器中。 现在，我们来到过来分析一下那三个新名词。段描述符，一个结构体，它有三个成员变量：1、段物理首地址2、段界限3、段属性 我们再来重温一遍描述符表，也就是一个数组，什么样的数组呢？是一个段描述符组成的数组。 接下来看看段选择子：段选择子，也就是数组的索引，但这时候的索引不在是高级语言中数组的下标，而是我们将要找的那个段描述符相对于数组首地址（也就是全局描述表的首地址）偏移位置。

计算机组成原理B及答

《计算机组成原理（含汇编）》 站点：专业年级：姓名：学号： 一、名词解释题（每空4分，共20分） 1.冯-诺依曼计算机 2.CISC和RISC 3.定点数和浮点数 4.微命令、微指令，微程序 5.指令流程 二、填空题（每空1分，共20分） 1、某定点小数字长16位，含一位符号位，补码表示，其能表示数的范围为，分辨率为。 2、CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫，它通常包含若干 个，而后者又包含若干个组成多级时序系统。 3、在组合逻辑（硬连逻辑）控制器中，是由组合逻辑电路产生的。电路固 定下来之后修改和扩展。 4、保护模式存储器寻址方式下，逻辑地址由段选择器和两部分组成。段选择 器存放在中，但它不能直接确定段基址，而由CPU通过一定的方法取得段基址，再和相加，从而求得所选存储单元的线性地址，线性地址再通过转换成物理地址。 5、已知BX=8830H，CF=1，执行指令：ADC BX，87CFH之后，BX=____________,标志 位的状态分别为CF=_______,ZF=_______,OF=________,SF=__________。 6、在80X86汇编语言程序中，逻辑地址可表示为： 7、伪指令语句是用来指示的语句，伪指令语句除 了其外，其他项均没有对应的目标代码 8、设字长8位，-128的补码是 三、问答题（共20分） 1、在实模式下如何实现存储器寻址？（5分）。

2、何谓组合逻辑控制器？何谓微程序控制器？试比较它们的优缺点。（6分） 3、简要说明80x86的三组基本结构寄存器组包含哪些寄存器？简要说明各寄存器组的用途。（9分） 四、计算题（共20 分） 1、分别写出下列各二进制数的原码、补码，设字长（含一位数符）为8位。（5分） （1）0；（2）0.1101；（3）- 0.1101；（4）1101; (5) –1101 2、用变形补码计算，并指出是否有溢出。（5分） （1） 补=11,110011 ； 补 = 00，10110，计算 补 - 补 = ？[X-Y]的真值=？ （2） 补=00，101010； 补 = 11，111001，算 补 - 补 = ？[X+Y]的真值=？ 3、设两个浮点数，X=×0.110111，Y=×(- 0.101001)，其浮点格式为：阶码四位 位数8位，且均用双符号位。按浮点加减运算规则计算 补+ 补 = ？（10分） 五、阅读程序（共20分） 1、假设（BX）=12FFH,有以下程序段，阅读程序后在“；”后填上指令的功能及执行该指令后相应寄存器的内：（6分） MOV CL，8 ；功能（CL）= ROL BX，CL ；功能（BX）= AND BX，0FFH ；功能（BX）= CMP BX，0FFH ；功能 （BX）= ，ZF= ，CF= 2、在实模式下，已知堆栈寄存器SS的内容是0100H，堆栈指针SP的内容00FEH, 写出计算段基址（物理地址）的过程，并画出执行以下程序段后，堆栈区和SP的内容变化过程示意图（标出存储单元的物理地址）（6分） MOV AX,1234H MOV BX,5678H PUSH AX PUSH BX POP CX 3、程序如下: MOV CX, 9 MOV AL ，01H