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🕒首发日期：2022年7月10日星期日
🌌上期文章：『期末复习』微处理器发展历程与微型计算机结构
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『期末复习』8086/Pentium的工作模式
明确一下：8086是16位的微处理器
32位微处理器Pentium有三种工作方式：
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实地址方式
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虚拟地址方式(保护方式)
-
*虚拟8086方式
1.Pentium的工作模式
1.1实地址模式（Real Address Mode）
就是古老的MS－DOS的运行环境，是CPU启动的时候的模式（Win95及以后的操作系统只利用了两种模式：保护模式和虚拟8086模式。）
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应用程序直接访问所有IO地址（包括内存地址）
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实地址模式是16位微处理器采用的方式。32微处理器向下兼容。
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逻辑地址是程序员编写程序时使用的地址。采用2个寄存器共同组成20位地址（20根地址线）。
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物理地址仍然是由段地址左移4位+偏移地址来生成。
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段地址放在段寄存器中，存储单元地址与段基址之差称为偏移量或者有效地址EA。EA也用16位表示，因此段的最大长度为2^16^ =64K字节。
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实地址模式下的存储单元地址的20位，最大可寻址范围2 ^20^ =1M
逻辑地址=16位的段码和16位的偏移量
逻辑地址的表示： [段选择码：偏移量]
物理地址＝段首地址＋偏移量＝2^4^×段码＋偏移量
例题1： 数据89H放在数据段某存储单元，段码放在DS（数据段寄存器），存储单元地址与段首地址的偏移量放在BX（基址寄存器），DS=5432H，BX=1235H。
例题2：
已知物理地址为FFFF0H，且段内偏移量为A000H，若对应的段地址放在DS中，则DS应为 。
A. F5FF0H B.F5FFH C.5FFF0H D. 5FFFH
1.2虚地址模式（保护模式）Protected Virtual Address Mode
简介：是最常用的方式，适用于多任务环境（也是现在系统常使用的模式）
特点：
- 通过逻辑地址— 线性地址（虚拟地址） — 物理地址的寻找方式来实现存储器的管理，由于逻辑地址很大，既能实现大程序的运行，又可以方便地实现多任务的分配和管理。
- 能实现16位或32位的运算。
- 在保护方式下，可以转入到虚拟8086的方式运行。
逻辑地址
- 逻辑地址指的是机器语言指令中，用来指定一个操作数或是一条指令的地址。
- 逻辑地址的表示：[段选择码：偏移量]
线性地址
- 虚地址方式（保护模式）下，段基址要通过查表间接得到。
- 段选择码的作用就是选择段描述表中的某一描述项（描述符），而在描述项中给出了32位段基址和20位的段界限（给出段的长度）。
- 线性地址=段基址（32位）+（段内）偏移量（32位）；表示范围2^32^ 即4G。
虚地址方式下从逻辑地址到线性地址的转换
如果逻辑地址是对应的硬件平台段式管理转换前地址的话，那么线性地址则对应了硬件页式内存的转换前地址。（这里涉及后面章节的段页两级存储结构管理模式，这句话暂时不懂没关系）
1.3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.怎么理解分段和分页
线性地址也叫虚拟地址(virtual address)，跟逻辑地址类似，也是不真实的地址
物理地址可用以下公式：
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不启动分页机制：物理地址=线性地址
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启动分页机制：物理地址=页基址+页内偏移量 = 2^32^ * 页码+页内偏移量
3.三种模式区别总结
实模式：
- 内存寻址方式为：段式寻址，即物理地址=段地址*16 +段内偏移地址
- 可寻址任意地址,所有指令都相当于工作在特权级。
- dos工作在实模式下
保护模式：
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内存寻址方式为：支持内存分段分页和虚拟内存
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支持多任务，可依靠硬件用一条指令即可实现任务切换,操作系统工作在最高优先级0上，应用程序则运行在较低优先级 上。
从实模式到保护模式，需要建立GDT、IDT（描述符表）等数据表，然后通过修改控制寄存器CR0的控制位(位0保护方式允许位)来实现。
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Windows工作在保护模式下。
虚拟8086模式：
- 内存寻址方式：段式寻址，与实模式一样
- 支持多任务和 内存分段分页两级管理
- v86模式主要是为了在保护模式下兼容以前实模式应用，即可支持多任务，但每个任务都是实模式的工作方式。
