16位和32位微处理器（4）——Pentium的寄存器及相关机制

Pentium的寄存器

（1）基本寄存器组
（2）系统寄存器组
（3）浮点寄存器组
系统寄存器组只供系统程序访问，其他两组寄存器则供系统程序和应用程序访问

基本寄存器组

通用寄存器、指令指针寄存器、标志寄存器：拓展到32位，同时兼容16位的CPU

段寄存器和描述符以及保护方式的寻址方式

段寄存器、段选择子和描述符

1.实地址下：每段的大小为64KB，寻址时，只要把段寄存器中的值左移4位，得到对应端的基地址，再加上偏移量，就得到了存储单元的物理地址
2.保护方式下：48位逻辑地址分为段选择子和偏移量
段选择子=段寄存器中的内容，段选择子的值=描述符表中的一项（其中包含段基址）
注：每个描述符含8个字节，包含段基制、段长度、段的特性
寻址：段选择子->描述符->32位段基址->32位段基址+32位偏移量=线性地址（+分页机制）=物理地址

描述符表

（1）全局描述符表GDT
（2）局部描述符表LDT
（3）中断描述符表IDT
注：
1.一个系统GDT和IDT都只能有一个，而LDT可以有多个，每个LDT对应一个任务。而IDT和LDT本身也各对应了一个存储段，所以也对应一个描述符放在GDT中，
2.GDT包含了系统各公用段所对应的描述符，每个任务对应一个LDT，一个LDT中包含了对应任务使用的代码段、数据段和堆栈段的描述符。
3.多任务系统中，任务切换时，LDT也跟着切换，但GDT不变，故LDT映像的地址空间是随着任务而变的，而GDT映像的空间是所有任务共有的。
4.GDT和LDT映像的两部分地址空间可以达到4GB（32位地址线）*8192（2^13个描述符）*2（两张表）=64TB，但是受物理内存大小约束。

段选择子

其中13位的DI可以检索8192个描述符，每个描述符占8个字节，检索时，DI值*8即为描述符在GDT或LDT中的偏移量

LDTR和TR

LDTR也为16位的寄存器，用来存放选择子，据此可以在GDT中检索到当前LDT所对应的描述符，得到LDT的基地址；
TR也为16位的寄存器，用来存放当前任务的状态段选择子。可以通过这个16位的选择子，GDT中检索任务状态对应的描述符
LDT的寻址：
LDTR->GDT->LDT

中断的寻址机制

在实地址方式，Pentium采用和8086相同的方式处理中断，即在内存0段设置一个中断向量表，中断响应时，根据中断类型号从中断向量表获得中断处理子程序入口地址
在保护方式下，Pentium通过中断描述符表IDT而不是中断向量表来协助中断响应和处理，IDT中的每一项包含8个字节，IDT可以放在内存的任何位置

中断描述符包含3个方面的内容：
（1）段选择子
（2）32位偏移量
（3）相关段的参数

IDTR：48位的中断描述符表寄存器
高32位：中断描述符表的基地址
低16位：中断描述符表的界限值

寻址过程：

中断类型号*8+中断描述符基址=中断描述符（其中包含段选择子和偏移量）->GDT->内存中中断处理程序的入口地址

Pentium的中断机制

仍为两大类：硬件中断和软件中断
扩展：传统的外部中断=中断通常的内部中断和软件中断=异常
异常可分为三类：
（1）故障：通常是可修复的，可以继续下去的
（2）陷阱：即通常的软中断（用一条指令进入中断）
（3）异常终止：真正的问题，一般无法继续（除0）