386板

386板

386板是指80386CPU,80386是Intel公司1985年推出的32位微處理器,與8086、80286在目標代碼級向上兼容。

基本介紹

  • 中文名:386板
  • 外文名:386 computer
  • 別稱:80386CPU
  • 製造公司:Intel
  • 製造時間:1985年
  • 類型:微處理器
概述,內部結構,存儲器組織方式,工作方式,

概述

80386是Intel公司1985年推出的32位微處理器,與808680286在目標代碼級向上兼容。它具有32位寬的外部、內部數據通路和地址匯流排,可定址4千兆位元組的物理空間和64兆兆位元組的虛擬空間。80386的顯著特點是片記憶體儲器管理機制,可實現段式、頁式或段頁式管理。在其後推出的80486 CPU,是在80386 CPU基礎上增加了浮點運算部件和高速快取部件。

內部結構

386 CPU由六個並行的功能部件組成:匯流排接口部件、指令預取部件、指令解碼部件、執行部件、段管理部件和頁管理部件。
匯流排接口部件:使CPU與外部匯流排相連線,控制進出CPU的所有地址、數據和控制信號。
代碼預取部件:負責從存儲器內取指令,並將預取的指令代碼放到預取佇列中。
指令解碼部件:從預取代碼佇列中取出指令並翻譯成微代碼。
執行部件:執行從指令佇列來的指令或與其它功能部件協作完成指令。
段管理部件:在執行部件有訪問存儲器的請求時將邏輯地址轉換成線性地址。
頁管理部件:負責將線性地址轉換成物理地址,並把物理地址送往匯流排接口部件。
以上六個部件可並行和獨立操作,從而大大加快了CPU處理指今的速度。
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存儲器組織方式

386中的基本存儲單元是一個位元組。一個字(16位)被存儲在存儲器的兩個連續單元中,低位元組在低地址,高位元組在高地址。一個雙字(32位)存儲在存儲器的四個連續單元中,最低位元組在最低地址,最高位元組在最高地址。一個字或雙字的地址,是由它們的最低位元組地址指定的。此外,80386還支持兩種更大的存儲器單位:段和頁。
存儲器分段是8086就採用的數據結構,它是貫穿PC微計算機系統的一個重要基本概念。80386的存儲器可以分為1個或多個可變長度的段。
80386還支持分頁,它將存儲器組織成一個或多個4K位元組的頁。系統程式設計師可利用分頁概念在多任務、多用戶的作業系統中有效地管理系統的物理存儲器。
由80386 CPU組成的微機系統有三種不同的地址空間:邏輯地址、線性地址和物理地址。邏輯地址(也稱為虛擬地址)由一個選擇器和一個偏移量組成。選擇器是某一段暫存器的內容,偏移量由定址方式決定。
分段部件將邏輯地址空間轉換成32位線性地址空間,如果不允許分頁部件操作,則這個32位的線性地址就是物理地址。分頁部件將線性地址空間轉換為物理地址空間。
80386 CPU對存儲單元的定址方法仍然是段基地址+段內偏移量。與8086不同,這裡都是32位,其中段基地址由段暫存器選擇確定。段內偏移也稱有效地址EA,由以下四種元素任意組合相加而成:
位移量(在指令操作碼之後的一個8位或32位值);
基址(任何通用暫存器均可用作基址暫存器);
變址(除ESP外,任何通用暫存器均可用作變址暫存器);
比例因子(給變址暫存器提供一個比例因子,可以是1、2、4或8);
作為最一般的情況,EA由下式給出:EA=基址暫存器+(變址暫存器x比例因子)+位移量。
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工作方式

80386 CPU有三種工作方式:保護方式、實地址方式和虛擬8086方式。
實地址方式是CPU復位後的工作方式,對程式設計師而言,工作在實地址方式的386 CPU實際上是具有擴充的指令系統和暫存器的高速8086 CPU。保護方式是386 CPU固有的方式,用於支持多任務運行環境,從而使PC/386具備了小型機的主要特徵,較之8086有了質的提高。也正是在保護模式基礎上產生了OS/2,XENIX,Windows等多任務作業系統。從程式設計師觀點看,實地址方式和保護方式的主要區別在於地址空間和定址機構的不同。
實地址方式下段暫存器的內容就是段地址,分段部件將它左移4位形成20位的段基址,然後再加上16位的段內偏移量形成線性地址,不使用分頁部件,該線性地址就是物理地址,它與8086 CPU是完全相同的。
在保護方式下,段基址是32位的,但80386 CPU中段暫存器仍然是16位(為了與8086兼容)。因此,某個段暫存器的內容就不再是段的基地址,32位的段基址存放在一個表(段描述符表)中,段暫存器的內容作為選擇器,即用作該表的索引,可以從表中取出相應的段描述符(包括32位段基址、段限制和存取屬性等)。把從表中取出的32位段基址與32位段內偏移地址相加,在不採用分頁管理時,形成32位物理地址。在保護方式下,段暫存器的內容演變為間接性的段選擇符,而不再是直接的段基址,這樣每個要訪問的段都要事先定義一個描述符。
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