计算机体系结构

1.数据物理存储及访问示意图

 2.8086寄存器

3.8086地址分段

        不同物理地址段关联的硬件及作用不同。8086加电或复位时，CX=0xFFFF，IP=0x0000。指向的是ROM所在段内的位置。

        计算机设置为从硬盘启动时，ROM-BIOS将读取硬盘主引导扇区【逻辑扇区0】的内容，将它加载到0x0000:0x7c00。然后，用一个Jmp指令跳到那里执行。

jmp 0x0000:0x7c00

4.8086地址空间分配

5.主引导扇区完整性

        主引导扇区尺寸是512字节，其中最后两个字节必须是0xaa 0x55。

6.数据

        无符号的数据的数值确定，对每个比特位按2^i * v求和。i是比特位距离最低位距离，v是该位2进制数值。

        有符号的数据的数值确定：

        先确定符号，最高位是1是负数。最高位是0是正数。

        正数的数值确定和无符号的数值确定方式一致。

        负数的数值确定，用数值0减去二进制负数，得到的结果按无符号数解释，解释出来的数值就是负数的数值部分。【0减，处理器按无符号相减处理，处理器永远是大数减去小数，不是大数的额外补充一个扩展位让其变成大数后进行相减。】

        处理器视角下都是无符号数，对二进制数值的解释是软件层面的事情。

7.8086允许的基址寄存器和变址寄存器的组合

bx&si

bx&di

bp&si

bp&di

bx，bp是基址寄存器

si，di是变址寄存器

8.标志寄存器的常见标志位

        PF：运算结果低8位1的数量是偶数，PF被设置为1，否则，设置为0。

        CF：如果运算需要向前进位（进位会被丢弃）或借位（无符号数值小的数减大的数会借位），CF被设置为1，否则，设置为0。

        OF：参与的运算得到的结果。如果参与运算的数是有符号的，且结果按有符号解释下数值含义也是对的，OF被设置为0，否则，设置为1。参与运算的结果在处理器这一层面，统一通过进位，借位，无符号方式的进行运算并得到结果的。

9.指令操作数来源

        立即数

        寄存器

        物理内存位置

10.汇编程序按段组织

11.不同类型的程序

        可以将汇编程序按作用划分为加载程序，用户程序。加载程序，往往通过是硬盘主引导程序的一部分，系统加电启动后，最先执行硬盘主引导程序，并在这里执行加载操作，将用户程序从磁盘加载到物理内存，做出一些必要的辅助操作后，将执行流程移交到用户程序。此后，系统运行用户程序的代码序列。

12.I/O端口和端口访问

        处理器通过端口和外围设备打交道。本质上，端口是一些寄存器。这些寄存器位于I/O接口电路。

13.用户程序与加载程序对接协议

        用户程序需要在程序固定部分（程序头），提供用户程序尺寸，入口点（所在程序段，段内偏移），重定位表项数，段重定位表格。

        因为用户程序编译后，各个程序段及标号的汇编地址都是在程序起始物理地址为0下的数值，这些数值需要对应到执行时实际物理内存位置，完成这个转换只需要知道，程序被加载到的物理内存的起始位置即可。

14.中断机制

        实模式下，0x00000~0x003ff区间用于集中存放256个中断的处理函数的入口点。入口点由偏移地址，段地址构成。

        处理器对中断的处理：

        1.保护断电的现场

        保护现场：       

        包含标志寄存器压栈，CS，IP压栈。

        初始化：

        清理IF和TF标志位

        2.执行中断处理程序

        处理器知道中断号，知道每个中断号对应处理函数的入口点物理位置，取得入口点的偏移，段地址用以设置IP，CS完成控制流的转移。

        IF设置为0下，处理器不会响应硬件中断。可通过指令进行开关。

        3.返回接着执行。

        所有中断处理程序最后一条指令必须是iret。

        处理器因此，依次出栈并用出栈数据设置IP，CS，FLAGS完成流程跳转，及环境恢复。

14.1.软中断

        由指令人为产生，中断号人为指定。

14.2.BIOS中断

        计算机加点后，BIOS程序执行期间建立起来的。

15.32位x86处理器的通用寄存器

 

 16.16位实际模式，32位保护模式，内存寻址方式中指定偏移地址

        对16位实际模式：

        [BX/BP] + [SI/DI] + [8或16位偏移量]

        对32位保护模式：

        [EAX/EBX/ECX/EDX/ESP/EBP/ESI/EDI] + [EAX/EBX/ECX/EDX/EBP/ESI/EDI] * [1/2/4/8] + [8位或32位偏移量]

 17.保护模式

17.1.进入保护模式前的内存映像的一个实例

17.2.保护模式下存储器的段

       

 

        对数据段的向上和向下扩展：

        常规数据段是向上扩展

        栈段是向下扩展

        对代码段的依从和非依从：

        非依从，特权级相同的代码段可调用跳转到本代码段，支持门调用。

        依从，允许低特权级代码段可调用跳转到本代码段。

17.3.第21根地址线

        在32位下，如希望地址的第21位【从1计数】不是恒为0，需要控制端口，进行设置。这样才能使用32位地址空间。

17.4.进入保护模式

        保护模式通过一个标志位来区分，保护，非保护下的区别是：

        非保护模式，对程序的段无保护。代码段或数据段的寻址采用段寄存器值*0x10+偏移的方式。

        保护模式，对程序的段有保护。代码段或数据段的寻址采用，段寄存器值所关联的段描述符中32位基地址+偏移。

        将CR0寄存器的第1位【从1计数】设置为1，就进入了保护模式。

        将上述格式的段选择子设置到类型CS，DS，ES，这类段寄存器后。处理器会从内存中GDT或LDT表中找到索引关联项，将关联项的64比特位，与CS，DS，ES，这类段寄存器建立关联。后续的代码位置或数据位置在保护模式下，遵循段基地址+偏移。段基地址将从关联的段寄存器所关联的64位描述符中给出的段基地址得到。段的保护及性质也是64位段描述符中指示的为准。

        当你将CR0的第1位设置为1，完成从非保护模式到保护模式的转换后，你需要紧接着执行一条远跳转指令。以便流水线完全以新的模式继续运作。