1、80386架構的主要寄存器組研討第研討第1 1組組簡介-Intel CPU的發展史早期：4 4位微處理器：位微處理器：40044004，8 8位微處理器：位微處理器：80088008，80808080 x86時代：1616位微處理器（位微處理器（2020地址總線）：地址總線）：80868086，80888088（8 8位），位），8018680186（220220即：即：尋址能力為尋址能力為1MB1MB）1616位微處理器（位微處理器（2424地址總線）：地址總線）：8028680286（224224即尋址能力為即尋址能力為16MB16MB，多任，多任務，多系統）務，多系統）3232位微處理器

2、（位微處理器（3232地址總線）地址總線）:80386:80386（232232即尋址能力為即尋址能力為4GB4GB，全面支，全面支持持3232位數據類型和位數據類型和3232位操作），位操作），8048680486第五代微處理器：第五代微處理器：Pentium Pentium 和和Pentium ProPentium Pro等（等（3232位微處理器，區別在位微處理器，區別在于數據總線和地址總線有所拓展，比如于數據總線和地址總線有所拓展，比如 Pentium Pentium 的數據總線達到的數據總線達到64 64 位，而位，而 Pentium Pro Pentium Pro 的地址總線位數達

3、到了的地址總線位數達到了3636位。）位。）寄存器簡介寄存器就是個存儲信息的單元或者說是器件又或者寄存器就是個存儲信息的單元或者說是器件又或者說是容器而已，就比如內存也是一個存儲介質或者說是容器而已，就比如內存也是一個存儲介質或者說是存儲單元而已，其實寄存器從理解上來說和內說是存儲單元而已，其實寄存器從理解上來說和內存差不多，只不過寄存器（這里討論的寄存器都是存差不多，只不過寄存器（這里討論的寄存器都是 CPU CPU 中的寄存器，不包括外設上的寄存器）位于中的寄存器，不包括外設上的寄存器）位于CPUCPU內部，而內存位于內部，而內存位于 CPU CPU 外部。外部。而且，寄存器比內存珍貴得多

4、，就拿內存和硬盤來而且，寄存器比內存珍貴得多，就拿內存和硬盤來比，內存在使用上珍貴得多，是比，內存在使用上珍貴得多，是PCPC中的稀有資源，中的稀有資源，而寄存器是而寄存器是 CPU CPU 中的稀有資源，內存和寄存器相中的稀有資源，內存和寄存器相比就像硬盤和內存相比一樣比就像硬盤和內存相比一樣 。寄存器簡介不同的不同的 CPU CPU ，寄存器的個數和結構都是不一樣的。，寄存器的個數和結構都是不一樣的。比如比如 8086 CPU 8086 CPU 中，寄存器的個數也就中，寄存器的個數也就 14 14 個而已，個而已，并且并且 8086 CPU 8086 CPU 中所有的寄存器的結構為中所有的

5、寄存器的結構為 16 16 位，即位，即一個寄存器中可以存放下一個寄存器中可以存放下 2 B 2 B 即即 2 2 個字節。個字節。而到了而到了 80386 CPU 80386 CPU 中，寄存器的個數也比中，寄存器的個數也比 8086 8086 增增多了，比如在多了，比如在 80386 80386 中添加了系統地址寄存器等寄中添加了系統地址寄存器等寄存器，同時寄存器的結構也變了，比如在存器，同時寄存器的結構也變了，比如在 80386 80386 中中絕大多數的寄存器為絕大多數的寄存器為 32 32 位，而有些寄存器則是位，而有些寄存器則是 16 16 位位 。80386架構的主要寄存器組80

6、38680386共提供共提供7 7種類型的種類型的3232位寄存器，如下：位寄存器，如下：1.1.通用寄存器通用寄存器(EAX(EAX、EBXEBX、ECXECX、EDXEDX、ESPESP、EBPEBP、ESIESI、EDI)EDI)2.2.段寄存器段寄存器(CS(CS、SSSS、DSDS、ESES、FSFS、GS)GS)3.3.指令指針寄存器和標志寄存器指令指針寄存器和標志寄存器(EIP(EIP、EFLAGS)EFLAGS)4.4.系統表寄存器系統表寄存器(GDTR(GDTR、IDTRIDTR、LDTRLDTR、TR)TR)5.5.控制寄存器控制寄存器(CR0(CR0、CR1CR1、CR2

7、CR2、CR3CR3、CR4)CR4)6.6.調試寄存器調試寄存器(DR0(DR0、DR1DR1、DR2DR2、DR3DR3、DR4DR4、DR5DR5、DR6DR6、DR7)DR7)7.7.測試寄存器測試寄存器(TR6(TR6、TR7)TR7)前四類寄存器大致示意圖通用寄存器通用寄存器(EAX(EAX、EBXEBX、ECXECX、EDXEDX、ESPESP、EBPEBP、ESIESI、EDI)EDI)- -段寄存器段寄存器(CS(CS、SSSS、DSDS、ESES、FSFS、GS)GS)- -指令指針寄存器和標志指令指針寄存器和標志寄存器寄存器(EIP(EIP、EFLAGS)EFLAGS)-

8、 -系統表寄存器系統表寄存器(GDTR(GDTR、IDTRIDTR、LDTRLDTR、TR)TR)詳細介紹通用寄存器一組八個通用寄存器是對一組八個通用寄存器是對8086/802868086/80286通用寄存通用寄存器的器的3232位擴展，其用法與在位擴展，其用法與在8086/802868086/80286中相似，中相似，支持支持8 8位、位、1616位、位、3232位操作，進行位操作，進行3232位操作是，位操作是，寄存器名稱前面冠以寄存器名稱前面冠以“E”E”。這八個寄存器的名稱如下：這八個寄存器的名稱如下：EAXEAX（累加器）、（累加器）、EBXEBX（基址）、（基址）、ECXECX（

9、計數）、（計數）、EDXEDX（數據）、（數據）、ESPESP（棧指針）、（棧指針）、EBPEBP（基址指（基址指針）、針）、ESIESI（源變址）、（源變址）、EDIEDI（目的變址）。（目的變址）。詳細介紹段寄存器8038680386比比8086/802868086/80286增加了兩個段寄存器增加了兩個段寄存器FSFS、GSGS。除除CSCS支持代碼段，支持代碼段，SSSS支持堆棧段外，程序員可支持堆棧段外，程序員可以利用其它的所有段寄存器支持數據段。以利用其它的所有段寄存器支持數據段。每個段寄存器對應這一個每個段寄存器對應這一個6464位高速緩存器（有位高速緩存器（有些資料中說有些資料

10、中說有9696位，但值使用其中的位，但值使用其中的6464位），位），這在這在80868086中是沒有的（在中是沒有的（在8028680286中為中為4848位）。位）。詳細介紹指令指針寄存器 指令寄存器指令寄存器EIPEIP是對是對8086/802868086/80286指令指針寄存指令指針寄存器的器的3232位擴展，它包含著待執行指令的位擴展，它包含著待執行指令的3232位偏位偏移量，該值總是相對移量，該值總是相對CSCS所代表的段基址而言的。所代表的段基址而言的。詳細介紹標志寄存器標志寄存器也是對標志寄存器也是對8086/802868086/80286標志寄存器的標志寄存器的3232位擴

11、展，其定義如下圖：位擴展，其定義如下圖：詳細介紹標志寄存器其中其中OFOF、DFDF、IFIF、TFTF、SFSF、ZFZF、AFAF、PFPF和和CFCF在在80868086中就中就已經存在。已經存在。IOPLIOPL（I/O Privilege LevelI/O Privilege Level）是從）是從8028680286開始出現的，開始出現的，占占2 2個個bitbit表示表示I/OI/O特權級，如果當前特權級小于或等于特權級，如果當前特權級小于或等于IOPLIOPL，則可以執行，則可以執行I/OI/O操作，否則將出現一個保護性異操作，否則將出現一個保護性異常。常。IOPLIOPL只能

12、由特權級為只能由特權級為0 0的程序或任務來修改。的程序或任務來修改。NTNT（Nested TaskNested Task）也是從）也是從8028680286開始出現的，表示嵌套開始出現的，表示嵌套任務，用于控制中斷返回指令任務，用于控制中斷返回指令IRETIRET，當，當NT=0NT=0時，用堆棧時，用堆棧中保存的值恢復中保存的值恢復EFLAGSEFLAGS、CSCS和和EIPEIP，從而實現返回；若，從而實現返回；若NT=1NT=1，則通過任務切換實現中斷返回。，則通過任務切換實現中斷返回。詳細介紹標志寄存器下面的標志位是下面的標志位是8038680386以后的以后的CPUCPU才有的標

13、志：才有的標志：VMVM（Virtual-8086 modeVirtual-8086 mode）表示虛擬）表示虛擬80868086模式，如果模式，如果VMVM被置位且被置位且8038680386已已出于保護模式下，則出于保護模式下，則CPUCPU切換到虛擬切換到虛擬80868086模式，此時，對段的任何操作又模式，此時，對段的任何操作又回到了實模式，如同在回到了實模式，如同在80868086下運行一樣。下運行一樣。RFRF（Resume flagResume flag）表示恢復標志）表示恢復標志( (也叫重啟標志也叫重啟標志) )，與調試寄存器一起用，與調試寄存器一起用于斷點和單步操作。于斷點

14、和單步操作。ACAC（Alignment checkAlignment check）表示對齊檢查。這個標志是）表示對齊檢查。這個標志是8048680486以后的以后的CPUCPU才有才有的。的。以下的三個標志是以下的三個標志是PentiumPentium以后的以后的CPUCPU才有的：才有的：VIFVIF（Virtual interrupt flagVirtual interrupt flag）表示虛擬中斷標志。）表示虛擬中斷標志。VIPVIP（Virtual interrupt pending flagVirtual interrupt pending flag）表示虛擬中斷掛起標志。）表示

15、虛擬中斷掛起標志。IDID（Identification flagIdentification flag）表示鑒別標志。該標志用來只是）表示鑒別標志。該標志用來只是Pentium Pentium CPUCPU是否支持是否支持CPUIDCPUID的指令。的指令。詳細介紹系統表寄存器80386 80386 中有中有4 4個系統表寄存器，分別是全局描述個系統表寄存器，分別是全局描述符表寄存器符表寄存器(GDTR)(GDTR)、中斷描述符表寄存器、中斷描述符表寄存器(IDTR)(IDTR)、局部描述符表寄存器、局部描述符表寄存器(LDTR)(LDTR)、任務狀、任務狀態寄存器態寄存器(TR)(TR)。

16、系統表寄存器用于在保護方式下，管理系統表寄存器用于在保護方式下，管理4 4個系統個系統表，由于只能在保護方式下使用，因此又稱為表，由于只能在保護方式下使用，因此又稱為保護方式寄存器。保護方式寄存器。詳細介紹控制寄存器8038680386的控制寄存器有的控制寄存器有4 4個，其中個，其中CR1CR1保留以后使用，從保留以后使用，從PentiumPentium開開始，又增加了一個始，又增加了一個CR4CR4，CR0CR0的低的低1616位包含了與位包含了與8028680286的的MSWMSW一致的一致的位定義，保持了和位定義，保持了和8028680286的兼容，同時也兼容了從的兼容，同時也兼容了從

17、8028680286開始的兩開始的兩條指令條指令LMSW/SMSWLMSW/SMSW，其基本定義如下：，其基本定義如下：詳細介紹控制寄存器CR0CR0中各位含義如下：中各位含義如下：PEPE（Protection EnableProtection Enable）保護模式允許，）保護模式允許，PE=0PE=0表示表示CPUCPU工作在實模式，工作在實模式，PE=1PE=1表示表示CPUCPU工作在保護模式工作在保護模式MPMP（Monitor CoprocessorMonitor Coprocessor）監控協處理器，）監控協處理器，MP=1MP=1表示協處理器在工作，表示協處理器在工作，MP=

18、0MP=0表示協處理器未工作。表示協處理器未工作。EMEM（EmulationEmulation）協處理器仿真，當）協處理器仿真，當MP=0MP=0，EM=1EM=1時，表示正在使用軟件仿時，表示正在使用軟件仿真協處理器工作。真協處理器工作。TSTS（Task SwitchedTask Switched）任務轉換，每當進行任務轉換時，）任務轉換，每當進行任務轉換時，TS=1TS=1，任務轉換，任務轉換完畢，完畢，TS=0TS=0。TS=1TS=1時不允許協處理器工作。時不允許協處理器工作。以上以上4 4個定義從個定義從8028680286開始，下面的開始，下面的2 2個定義從個定義從8038680386開始存在：開始存在：ETET（Extension TypeExtension Type）處理器擴展