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CPU存儲�
閱讀�3320時間�2017-11-24 10:03:58

CPU存儲�微處理器中存放數(shù)�(jù)和各種程序的裝置。CPU存儲器是微處理器的一個重要的組成部分,由存儲單元集合�,地址寄存�,譯碼驅(qū)動電�。讀�放大�以及時序控制電路等幾部分組成�

CPU存儲器

�(shù)�(jù)寄存�

  �(shù)�(jù)寄存器主要用來保存操作數(shù)和運算結(jié)果等信息,從而節(jié)省讀取操作數(shù)所需占用總線和訪問存儲器的時間�
  32位CPU�4�32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。對�16位數(shù)�(jù)的存�,不會影響高16位的�(shù)�(jù)。這些�16位寄存器分別命名為:AX、BX、CX和DX,它和先前的CPU中的寄存器相一��
  4�16位寄存器又可分割�8個獨立的8位寄存器(AX:AH-AL、BX:BH-BL、CX:CH-CL、DX:DH-DL),每個寄存器都有自己的名�,可獨立存取。程序員可利用數(shù)�(jù)寄存器的這種“可分可合”的特�,靈活地處理�/字節(jié)的信��
  寄存器AX和AL通常稱為累加�(Accumulator),用累加器�(jìn)行的操作可能需要更少時�。累加器可用于乘、除、輸�/輸出等操作,它們的使用頻率很高�
  寄存器BX稱為基地址寄存�(BaseRegister)。它可作為存儲器指針來使用;
  寄存器CX稱為計數(shù)寄存�(CountRegister)。在循環(huán)和字符串操作時,要用它來控制循環(huán)次數(shù);在位操作中,當(dāng)移多位時,要用CL來指明移位的位數(shù)�
  寄存器DX稱為�(shù)�(jù)寄存�(DataRegister)。在�(jìn)行乘、除運算�,它可作為默�(rèn)的操作數(shù)參與運算,也可用于存放I/O的端口地址�
  �16位CPU�,AX、BX、CX和DX不能作為基址和變址寄存器來存放存儲單元的地址,但�32位CPU中,�32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不僅可傳送數(shù)�(jù)、暫存數(shù)�(jù)保存算術(shù)邏輯運算�(jié)果,而且也可作為指針寄存�,所以,這些32位寄存器更具有通用�。詳�(xì)�(nèi)容請見第3.8節(jié)—�32位地址的尋址方式�

變址寄存�

  32位CPU�2�32位通用寄存器ESI和EDI。其�16位對�(yīng)先前CPU中的SI和DI,對�16位數(shù)�(jù)的存�,不影響�16位的�(shù)�(jù)�
  寄存器ESI、EDI、SI和DI稱為變址寄存�(IndexRegister),它們主要用于存放存儲單元在段內(nèi)的偏移量,用它們可實現(xiàn)多種存儲器操作數(shù)的尋址方式(在第3章有詳細(xì)介紹),為以不同的地址形式訪問存儲單元提供方便�
  變址寄存器不可分割成8位寄存器。作為通用寄存器,也可存儲算術(shù)邏輯運算的操作數(shù)和運算結(jié)��
  它們可作一般的存儲器指針使�。在字符串操作指令的�(zhí)行過程中,對它們有特定的要求,而且還具有特殊的功能。具體描述請見第5.2.11節(jié)�

指針寄存�

  32位CPU�2�32位通用寄存器EBP和ESP。其�16位對�(yīng)先前CPU中的SBP和SP,對�16位數(shù)�(jù)的存�,不影響�16位的�(shù)�(jù)�
  指針寄存器不可分割成8位寄存器。作為通用寄存器,也可存儲算術(shù)邏輯運算的操作數(shù)和運算結(jié)��
  它們主要用于訪問堆棧內(nèi)的存儲單�,并且規(guī)定:
  BP為基指針(BasePointer)寄存�,用它可直接存取堆棧中的�(shù)�(jù)�
  SP為堆棧指�(StackPointer)寄存�,用它只可訪問棧頂�

段寄存器

  段寄存器是根�(jù)�(nèi)存分段的管理模式而設(shè)置的。內(nèi)存單元的物理地址由段寄存器的值和一個偏移量組合而成的,這樣可用兩個較少位�(shù)的值組合成一個可訪問較大物理空間的內(nèi)存地址�
  CPU�(nèi)部的段寄存器�
  CS——代碼段寄存�(CodeSegmentRegister),其值為代碼段的段��
  DS——數(shù)�(jù)段寄存器(DataSegmentRegister),其值為�(shù)�(jù)段的段��
  ES——附加段寄存�(ExtraSegmentRegister),其值為附加�(shù)�(jù)段的段值;
  SS——堆棧段寄存�(StackSegmentRegister),其值為堆棧段的段��
  FS——附加段寄存�(ExtraSegmentRegister),其值為附加�(shù)�(jù)段的段值;
  GS——附加段寄存�(ExtraSegmentRegister),其值為附加�(shù)�(jù)段的段��
  �16位CPU系統(tǒng)�,它只有4個段寄存�,所�,程序在任何時刻至多�4個正在使用的段可直接訪問;在32位微�(jī)系統(tǒng)�,它�6個段寄存�,所以,在此�(huán)境下開發(fā)的程序最多可同時訪問6個段�
  32位CPU有兩個不同的工作方式:實方式和保�(hù)方式。在每種方式�,段寄存器的作用是不同的。有�(guān)�(guī)定簡單描述如下:
  實方式:�4個段寄存器CS、DS、ES和SS與先前CPU中的所對應(yīng)的段寄存器的含義完全一�,內(nèi)存單元的邏輯地址仍為“段值:偏移量”的形式。為訪問某內(nèi)存段�(nèi)的數(shù)�(jù),必須使用該段寄存器和存儲單元的偏移量�
  保護(hù)方式:在此方式下,情況要�(fù)雜得�,裝入段寄存器的不再是段�,而是稱為“選擇子�(Selector)的某個值。段寄存器的具體作用在此不作�(jìn)一步介紹了,有興趣的讀者可參閱其它科技資料�

指令寄存�

  32位CPU把指令指針擴(kuò)展到32位,并記作EIP,EIP的低16位與先前CPU中的IP作用相同�
  指令指針EIP、IP(InstructionPointer)是存放下次將要執(zhí)行的指令在代碼段的偏移量。用來提供指令在存儲器中的地址。在具有�(yù)取指令功能的系統(tǒng)�,下次要�(zhí)行的指令通常已被�(yù)取到指令隊列�,除非發(fā)生轉(zhuǎn)移情況。所�,在理解它們的功能時,不考慮存在指令隊列的情��
  在實方式�,由于每個段的范圍為64K,所�,EIP中的�16位肯定都�0,此�,相�(dāng)于只用其�16位的IP來反映程序中指令的執(zhí)行次序�

�(biāo)志寄存器

  一、運算結(jié)果標(biāo)志位
  1、�(jìn)位標(biāo)志CF(Carry Flag)
  �(jìn)位標(biāo)志CF主要用來反映運算是否�(chǎn)生�(jìn)位或借位。如果運算結(jié)果的位產(chǎn)生了一個�(jìn)位或借位,那么,其值為1,否則其值為0�
  使用該標(biāo)志位的情況有:多�(字節(jié))�(shù)的加減運�,無符號�(shù)的大小比較運�,移位操�,字(字節(jié))之間移位,專門改變CF值的指令��
  2、奇偶標(biāo)志PF(Parity Flag)
  奇偶�(biāo)志PF用于反映運算�(jié)果中�1”的個數(shù)的奇偶�。如果�1”的個數(shù)為偶�(shù),則PF的值為1,否則其值為0�
  利用PF可�(jìn)行奇偶校驗檢查,或產(chǎn)生奇偶校驗位。在�(shù)�(jù)傳送過程中,為了提供傳送的可靠性,如果采用奇偶校驗的方�,就可使用該�(biāo)志位�
  3、輔助�(jìn)位標(biāo)志AF(Auxiliary Carry Flag)
  在發(fā)生下列情況時,輔助�(jìn)位標(biāo)志AF的值被置為1,否則其值為0�
  (1)、在字操作時,發(fā)生低字節(jié)向高字節(jié)�(jìn)位或借位��
  (2)、在字節(jié)操作時,�(fā)生低4位向�4位�(jìn)位或借位��
  對以�6個運算結(jié)果標(biāo)志位,在一般編程情況下,標(biāo)志位CF、ZF、SF和OF的使用頻率較�,而標(biāo)志位PF和AF的使用頻率較低�
  4、零�(biāo)志ZF(Zero Flag)
  零標(biāo)志ZF用來反映運算�(jié)果是否為0。如果運算結(jié)果為0,則其值為1,否則其值為0。在判斷運算�(jié)果是否為0時,可使用此�(biāo)志位�
  5、符號標(biāo)志SF(Sign Flag)
  符號�(biāo)志SF用來反映運算�(jié)果的符號�,它與運算結(jié)果的位相�。在微機(jī)系統(tǒng)中,有符號數(shù)采用�(bǔ)碼表示法,所�,SF也就反映運算�(jié)果的正負(fù)�。運算結(jié)果為正數(shù)�,SF的值為0,否則其值為1�
  6、溢出標(biāo)志OF(Overflow Flag)
  溢出�(biāo)志OF用于反映有符號數(shù)加減運算所得結(jié)果是否溢�。如果運算結(jié)果超過當(dāng)前運算位�(shù)所能表示的范圍,則稱為溢出,OF的值被置為1,否則,OF的值被清為0�
  “溢出”和“�(jìn)位”是兩個不同含義的概念,不要混�。如果不太清楚的�,請查閱《計算機(jī)組成原理》課程中的有�(guān)章節(jié)�
  �、狀�(tài)控制�(biāo)志位
  狀�(tài)控制�(biāo)志位是用來控制CPU操作的,它們要通過專門的指令才能使之發(fā)生改��
  1、追蹤標(biāo)志TF(Trap Flag)
  �(dāng)追蹤�(biāo)志TF被置�1�,CPU�(jìn)入單步執(zhí)行方�,即每執(zhí)行一條指�,產(chǎn)生一個單步中斷請求。這種方式主要用于程序的調(diào)��
  指令系統(tǒng)中沒有專門的指令來改變�(biāo)志位TF的�,但程序員可用其它辦法來改變其值�
  2、中斷允許標(biāo)志IF(Interrupt-enable Flag)
  中斷允許�(biāo)志IF是用來決定CPU是否響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷�(fā)出的中斷請求。但不管該標(biāo)志為何�,CPU都必須響�(yīng)CPU外部的不可屏蔽中斷所�(fā)出的中斷請求,以及CPU�(nèi)部產(chǎn)生的中斷請求。具體規(guī)定如下:
  (1)、當(dāng)IF=1�,CPU可以響應(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷�(fā)出的中斷請求�
  (2)、當(dāng)IF=0�,CPU不響�(yīng)CPU外部的可屏蔽中斷�(fā)出的中斷請求�
  CPU的指令系�(tǒng)中也有專門的指令來改變�(biāo)志位IF的��
  3、方向標(biāo)志DF(Direction Flag)
  方向�(biāo)志DF用來決定在串操作指令�(zhí)行時有關(guān)指針寄存器發(fā)生調(diào)整的方向。具體規(guī)定在�5.2.11節(jié)——字符串操作指令——中給出。在微機(jī)的指令系�(tǒng)�,還提供了專門的指令來改變�(biāo)志位DF的值�
  ��32位標(biāo)志寄存器增加的標(biāo)志位
  1、I/O特權(quán)�(biāo)志IOPL(I/O Privilege Level)
  I/O特權(quán)�(biāo)志用兩位二�(jìn)制位來表�,也稱為I/O特權(quán)級字段。該字段指定了要求執(zhí)行I/O指令的特�(quán)�。如果當(dāng)前的特權(quán)級別在數(shù)值上小于等于IOPL的值,那么,該I/O指令可執(zhí)行,否則將發(fā)生一個保�(hù)異常�
  2、嵌套任�(wù)�(biāo)志NT(Nested Task)
  嵌套任務(wù)�(biāo)志NT用來控制中斷返回指令I(lǐng)RET的執(zhí)行。具體規(guī)定如下:
  (1)、當(dāng)NT=0,用堆棧中保存的值恢�(fù)EFLAGS、CS和EIP,執(zhí)行常�(guī)的中斷返回操��
  (2)、當(dāng)NT=1,通過任務(wù)�(zhuǎn)換實�(xiàn)中斷返回�
  3、重啟動�(biāo)志RF(Restart Flag)
  重啟動標(biāo)志RF用來控制是否接受�(diào)試故�。規(guī)定:RF=0�,表示“接受”調(diào)試故�,否則拒絕之。在成功�(zhí)行完一條指令后,處理機(jī)把RF置為0,當(dāng)接受到一個非�(diào)試故障時,處理機(jī)就把它置�1�
  4、虛�8086方式�(biāo)志VM(Virtual 8086 Mode)
  如果該標(biāo)志的值為1,則表示處理�(jī)處于虛擬�8086方式下的工作狀�(tài),否�,處理機(jī)處于一般保�(hù)方式下的工作狀�(tài)�

維庫電子�,電子知�,一查百��

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