Intel公司于1985年正式公布了32位微处理器80386，并由此确定了其32位指令系统的结构，被Intel公司称为英特尔结构，简称IA（Intel Architecture）结构。在32位IA结构中，8086/80186的16位指令仍是最基本、最常用的指令，32位80x86微处理器只是在其基础上支持32位操作数和32位寻址方式，形成了32位扩展指令。
一、32位指令运行环境
32位微处理器全面支持32位数据、32位操作和32位寻址方式。不仅向下兼容8086实地址工作方式，而且增加了80286的保护工作方式，新增了虚拟8086工作方式，可以更好的运行多个实方式程序
在上电或复位后，32位x86CPU首先初始化为实地址工作方式，简称实方式（Real Mode）。它与8086/80186的工作方式以及80286的实地址工作方式具有相同的基本结构，在实方式下，32位x86 CPU只能寻址1MB物力存储空间，分段最大只能64KB，但是在实方式下，32位x86CPU却可以使用32位寄存器和32位操作数，也可以采用32位的寻址方式。相当于可以进行32位处理的快速8086。由于段的最大为64KB，段基地址和偏移地址都用16位表示，称为“16位段”。
32位x86CPU由实方式可以进入保护工作方式，简称保护方式（Protected Mode），不仅具有段式管理功能，而且提供了页式存储管理功能，可以更好的支持虚拟存储器。在保护方式下，32位x86CPU才能发挥其全部功能。在保护方式下，32位x86CPU可以使用全部32条地址线，使微处理器可寻址的物理存储器达到4GB，他们的段基地址和段内偏移量都是32位。这样的段称其为“32位段”。Pentium Pro以后的32位x86CPU还可以支持64GB物理存储器。
在保护方式下，通过设置控制标志，32位x86CPU可以转入虚拟8086工作环境，简称虚拟8086方式（Virtual-8086 Mode）。虚拟8086方式是一个在保护方式下运行的类似实方式的工作环境。虚拟8086方式下，段寄存器的使用与实方式一样，左移4位加16位偏移量得到20位地址。如果采用分页存储管理，在虚拟8086方式下，任务的1MB地址空间可以转移到4GB物理地址的任何位置。这样多个8086程序就可以利用分页机构将各自的逻辑1MB空间映射到不同的物理地址，从而实现共存于主存并行运行。不同于在最高特权层0运行的实方式程序，虚拟8086方式的程序都是运行在最低特权层3下运行。
一寄存器组
32位x86CPU共有7类寄存器，分别是通用寄存器与指令指针、段寄存器、标志寄存器、控制寄存器、系统地址寄存器、调试寄存器和测试寄存器。
1、通用寄存器和指令指针
8个32位的通用寄存器：EAX/EBX/ECX/EDX/ESI/EDI/EBP/ESP，是原来8个16位寄存器的扩展，同时他们也支持原来的8/16为寄存器操作，其命名也与原来的相同。
8个32位通用寄存器都可以保存数据、暂存运算结果，也都可以存放存储器地址用于基址/变址寻址。对比16位x86CPU只有BX/BP/SI/DI可以实现寄存器间接寻址，可见32位通用寄存器更具有通用性。
另外这些通用寄存器还在某些指令中具有特殊用途，主要是：
EAX——运算操作数的累加器
EBX——指向DS段中数据的指针
ECX——串和循环操作的计数器
EDX——I/O端口的指针
ESI——串操作的原操作数指针（DS段）
EDI——串操作的目的操作数指针（ES段）
EBP——指向堆栈中数据的指针（SS段）
ESP——堆栈栈顶指针（SS段）
2、段寄存器
32位x86CPU仍采用分段方法管理存储器，其存储器逻辑地址由“段基地址：段内偏移地址”组成。段寄存器指示段基地址，各种寻址方式确定段内偏移地址。
32位x86CPU段寄存器除原来的四个外：CS/SS/DS/ES，还增加了两个用于数据段的段寄存器：FS/GS，段寄存器的长度未变，还是16位
在实方式和虚拟86方式下，段寄存器保存20位段地址的高16位，左移4位与16位偏移地址相加即可得到20位地址。在保护方式下，16位段寄存器的内容是段选择器，段选择器指向段描述符，由段描述符中取得32位段基地址；32位偏移地址由各种32位寻址方式得到；基地指加上偏移地址就得到32位地址。
3、标志寄存器
32位x86CPU的标志寄存器是32位的EFLAGS，它是原来16位FLAGS寄存器（也称为程序状态字PSW）的32位扩展，如下图，新增的标志主要用于微处理器的控制，通常不用在应用程序中。
NT（D14）——任务嵌套标志（Nested Task）。若NT=1，表示当前执行的任务，嵌套于另一个任务中，待执行完毕时应返回原来的任务。
IOPL（D13D12）——I/O特权层标志（I/O Privilege Level），共2位，编码表示4个特权级别，用来指定任务的I/O操作处于4个特权级别的哪一层。
VM（D17）——虚拟8086方式（Virtual 8086 Mode）。当32位x86CPU处于保护方式时，如果使VM=1置位，32位x86CPU将进入虚拟8086方式。
RF（D16）——恢复标志（Resume Flag）。这个标志与调试寄存器一起使用
AC（D18）——对齐检测标志（Alignment Check）。设置是否在存储器访问时进行数据对齐检测。
VIF（D19）——虚拟中断标志（Virtual Interrupt Flag）。IF中断允许标志的虚拟影像，与VIP连用。
VIP（D20）——虚拟中断挂起标志（Virtual Interrupt Pending）。此标志置位指示有一个中断被挂起。
ID（D21）——CPU识别标志（Identification Flag）。程序如果能够置位和复位这个标志，则表示该微处理器支持CPU识别指令CPUID。
4、其它寄存器
系统地址寄存器——四个表明系统中特殊段地址的寄存器：全局描述符表寄存器GDTR、中断描述符表寄存器IDTR、局部描述符表寄存器LDTR和任务状态段寄存器TR。
控制寄存器——保存着影响系统中所有任务的机器状态：CRn（n=0~4），其中CR0是由80286的机器状态字寄存器MSW扩展而来。
调试寄存器——系统用于进行断点调试：DRn（n=0~7）
测试寄存器——用于控制对分页单元中转换后备缓冲器的测试：TRn（n=3~7）
阅读(4000) | 评论(0) | 转发(0) |
