第2章 认识CPU-2.3 32位微处理器(2)

2.3.2 保护模式

80386提供了两种工作模式。其一为实模式，在此模式下，80386可以和8086、8088完全地兼容。其二为保护模式，它是80386提供的一种全新的强的工作模式。在保护模式下，不仅可寻址4GB的内存空间，扩充了内存的分段管理机制，并可对内存进行分页管理，而且还可实现虚拟内存，支持多任务。

保护模式最重要的是完善了多任务保护机制。其实在80286开始，就具备了保护工作方式，但当时还不是很完善，80386才得到真正的完善。有两种保护模式任务方式。

（1）不同任务之间的保护：通过把每个不同的任务放在不同的虚拟地址空间中，来实现不同任务间的隔离（即A程序不能访问和修改B程序的代码和数据），以达到程序间的隔离。

（2）同一任务的保护：在每一任务之内定义了4种保护级别。分别为0、1、2、3，按环的方式来表示。

其中，0级代表最高的权限级，3级代表最低的权限级。按环的方式来表示，数字小的在“内环”，数字大的在外环。其中，环0、1、2为系统级，环3为用户级。原来的系统都是基于用户和系统来设计的，所以一般的系统只使用环0和环3这两个级。

2.3.3 80386的寻址方式

80386继续采用分段的方法管理主内存。内存的逻辑地址由段基地址（段的起始地址）和段内偏移两部分表示，存储单元的地址由段基地址加上段偏移得到。段寄存器指示段基地址，各种寻址方式决定段内偏移。

实模式下，段基地址仍然是16的倍数，段的最大长度仍然是64KB。段寄存器内所含的仍然是段基地址对应的段值，存储单元的物理地址仍然是段寄存器内的段值乘上16再加上偏移。所以，尽管386有32根地址线，可直接寻址物理地址空间达到4GB字节，但在实模式下，仍然与8086/8088相似。

在保护模式下，段基地址可长32位，并且无需是16的倍数，可以是内存内任意一个开始点，段的最大长度可达4GB。它的寻址就与8086/8088有很大的变化。

1. 描述符

保护模式下的虚拟器由大小可变的存储块组成，这样的存储块还是称“段”。每个段由如下的三个参数进行定义：基地址、段界限、段属性。在保护下可以建立多个段。

这些描述符会放置在内存的某一块空间内。

2. 选择子

在8086/8088和80386实模式下，段寄存器用来表示段值。而在80386的保护模式下，段寄存器就成为选择子。可以将选择子看做一个句柄。

选择子的作用就是指向对应的描述符。例如，代码选择子的值是02H（也就是CS＝02H），那么它指向的就是02H个描述符。

3. 简单的寻址过程

当在机器运行如下代码时：

MOV AX，DS：[DX];

假设此时DS＝04H，DX＝2344H，那么CPU怎样才能在内存中找DS：［DS］的值呢？其步骤如下：

（1）从DS选择子中选取04H。

（2）从对应的描述符空间中查找到第04H个描述符。

（3）取出描述符中的三个参数，分别是段基地址、段界限和段属性。假设段的基地址等于00012345H，段界限等于5678H。

（4）这时，段基地址就是段的开始位置，通过EIP的32位偏移，

就可得到物理地址，由：

物理地址＝段基地址＋偏移

可得物理地址就是179BDH（00012345H＋5678H）。

（5）此时就可以从179BDH中取出数据放入AX寄存器中。