80386如何實(shí)現(xiàn)分段和尋址
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80386處理器是Intel公司于1985年推出的32位微處理器,它引入了分頁(yè)和分段機(jī)制來(lái)提高內(nèi)存管理和尋址能力。以下是80386如何實(shí)現(xiàn)分段和尋址的詳細(xì)說(shuō)明: 分段機(jī)...
80386處理器是Intel公司于1985年推出的32位微處理器,它引入了分頁(yè)和分段機(jī)制來(lái)提高內(nèi)存管理和尋址能力。以下是80386如何實(shí)現(xiàn)分段和尋址的詳細(xì)說(shuō)明:
分段機(jī)制
1. 段寄存器:
80386有六個(gè)段寄存器:CS(代碼段)、DS(數(shù)據(jù)段)、ES(擴(kuò)展段)、FS、GS和SS(堆棧段)。
每個(gè)段寄存器指向一個(gè)段描述符,描述符中包含了段的基地址、限長(zhǎng)、訪問(wèn)權(quán)限等信息。
2. 段描述符:
段描述符存儲(chǔ)在全局描述符表(GDT)或局部描述符表(LDT)中。
GDT是全局的,所有任務(wù)都可以訪問(wèn);LDT是局部的,每個(gè)任務(wù)有自己的LDT。
3. 段基址和偏移:
當(dāng)執(zhí)行內(nèi)存訪問(wèn)時(shí),CPU將段寄存器中的值與偏移量相加,得到實(shí)際的物理地址。
例如,如果DS寄存器指向的段描述符基地址為0x1000,偏移量為0x200,則物理地址為0x1200。
尋址機(jī)制
1. 線性地址:
在分段機(jī)制下,每個(gè)段都可以獨(dú)立尋址,但它們使用的是邏輯地址(段基址+偏移)。
為了將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址,需要通過(guò)段描述符和段寄存器。
2. 分頁(yè)機(jī)制:
80386還引入了分頁(yè)機(jī)制,將物理內(nèi)存劃分為頁(yè)框(page frames)。
每個(gè)頁(yè)框包含4KB的內(nèi)存空間,每個(gè)頁(yè)框都有一個(gè)唯一的頁(yè)號(hào)。
分頁(yè)機(jī)制允許操作系統(tǒng)將邏輯地址映射到物理地址,從而實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存。
3. 頁(yè)表:
頁(yè)表存儲(chǔ)在內(nèi)存中,用于將頁(yè)號(hào)映射到頁(yè)框。
頁(yè)表由操作系統(tǒng)維護(hù),并在分頁(yè)機(jī)制中起到關(guān)鍵作用。
4. 地址轉(zhuǎn)換:
當(dāng)執(zhí)行內(nèi)存訪問(wèn)時(shí),CPU首先檢查是否啟用分頁(yè)機(jī)制。
如果啟用分頁(yè),CPU將邏輯地址轉(zhuǎn)換為線性地址,然后查找頁(yè)表以獲取物理地址。
如果未啟用分頁(yè),CPU直接使用分段機(jī)制將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。
通過(guò)分段和尋址機(jī)制,80386處理器能夠提供靈活的內(nèi)存管理和高效的地址轉(zhuǎn)換,從而提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。
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