x86汇编语言——处理器架构

基本微机设计：中央处理单元（CPU）是进行算术和逻辑操作的部件，包含了有限数量的存储位置——寄存器（register），一个高频时钟、一个控制单元和一个算术逻辑单元。
时钟（clock）对CPU内部操作与系统其他组件进行同步。
控制单元（control unit，CU）协调参与机器指令执行的步骤序列。
算术逻辑单元（arithmetic logic unig，ALU）执行算术运算，如加法和减法，以及逻辑运算，如AND（与）、OR（或）和NOT（非）。
指令执行周期：CPU 在执行一条机器指令时，需要经过一系列预先定义好的步骤。
1）CPU 从被称为指令队列（instruction queue）的内存区域取得指令，之后立即增加指令指针的值。
2）CPU 对指令的二进制位模式进行译码。这种位模式可能会表示该指令有操作数（输入值）。
3）如果有操作数，CPU 就从寄存器和内存中取得操作数。有时，这步还包括了地址计算。
4）使用步骤 3 得到的操作数，CPU 执行该指令。同时更新部分状态标志位，如零标志（Zero）、进行标志（Carry）和溢出标志（Overflow）。
5）如果输出操作数也是该指令的一部分，则 CPU 还需要存入其执行结果。
上太空过程可简化为三个步骤：取指（Fetch）、译码（Decode）和执行（Execute）。操作数（operand）是指操作过程中输入或输出的值。
读取内存中的一个值的步骤
1）将想要读取的值的地址放到地址总线上。
2）设置处理器 RD （读取）引脚（改变RD的值）。
3）等待一个时钟周期给存储器芯片进行响应。
4）将数据从数据总线复制到目标操作数。
x86 系列中的cache存储器有两种类型：一级 cache （或主 cache）位于 CPU 上；二级 cache（或次 cache）速度略慢，通过高速数据总线与 CPU 相连。这两种 cache 以最佳方式一起工作。
注：cache 是高速存储器，cache 存储器比传统 RAM 速度快的原因—— cache 存储器是由一种被称为静态 RAM（static RAM）的特殊存储器芯片构成的。这种芯片比较贵，但是不需要为了保持其内容不断地刷新。另一方面，传统存储器，即动态 RAM（dynamic RAM），就需要持续刷新。这速度慢一些，但是价格更便宜。
操作模式
x86 处理器有三个主要的操作模式：保护模式、实地址模式和系统管理模式；以及一个子模式：虚拟 8086（virtual-8086）模式，这是保护模式的特殊情况。
保护模式（Protected Mode）保护模式是处理器的原生状态，在这种模式下，所有的指令和特性都是可用的。分配给程序的独立内存区域被称为段，而处理器会阻止程序使用自身段范围之外的内存。
虚拟 8086 模式（Virtual-8086 Mode）保护模式下，处理器可以在一个安全环境中，直接执行实地址模式软件，如 MS-DOS 程序。换句话说，如果一个程序崩溃了或是试图向系统内存区域写数据，都不会影响到同一时间内执行的其他程序。现代操作系统可以同时执行多个独立的虚拟 8086 会话。
实地址模式（Real-Address Mode）实地址模式实现的是早期 Intel 处理器的编程环境，但是增加了一些其他特性，如切换到其他模式的功能。当程序需要直接访问系统内存和硬件设备时，这种模式就很有用。
系统管理模式（System Management Mode）系统管理模式（SMM）向操作系统提供也实现诸如电源管理和系统安全等功能的机制。这些功能通常是由计算机制造商实现的，他们为了一个特定的系统设置而定制处理器。

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