Intel 80x86微处理器的三种运行模式解析

"本文主要介绍了微处理器的基础知识，特别是Intel 80x86系列微处理器，以及CPU的三种运行模式：实模式、保护模式和虚拟8086模式。内容涵盖微处理器的历史发展、寄存器组、存储器、操作系统、内存布局、外部设备的I/O地址空间和汇编语言概述。" 在微处理器领域，Intel 80x86系列是极具代表性的产品，从8086到现代的Pentium、PⅡ、PⅢ等，它们见证了个人计算机技术的飞速进步。8086是Intel推出的16位微处理器，它的出现为后来的IBM PC奠定了基础。8088则因其8位外部数据总线被用于第一代IBM PC。随着技术的发展，80286引入了保护模式，使得多任务和保护内存成为可能。 80386的推出标志着从16位向32位的转变，它不仅支持实模式和保护模式，还引入了虚拟8086模式，允许在保护模式下模拟8086环境，这对于运行旧软件非常有用。80486则进一步增强了处理能力和性能。 CPU的运行模式至关重要，实模式是早期的8086/8088使用的模式，它提供了一个直接映射的内存模型，但没有内存保护。保护模式是80286及以后的处理器引入的，它允许设置内存段权限和访问控制，以实现多任务和安全性。虚拟8086模式则是为了兼容老程序，它在保护模式下模拟8086环境，同时提供了隔离的执行环境。 在这些微处理器的基础上，个人计算机的操作系统如DOS、Windows等得以发展，它们需要理解并管理这些不同的运行模式，以充分利用硬件资源。DOS内存布局涉及到实模式下的内存管理，而外部设备和I/O地址空间的管理则涉及硬件接口与CPU的通信。 汇编语言作为低级编程语言，对于理解微处理器的工作原理至关重要。它直接对应机器指令，程序员可以精确地控制CPU的操作，包括在不同运行模式之间的切换，例如通过LMSW指令修改控制寄存器CR0来改变运行模式，或者在保护模式下用IRETD指令从中断或异常返回。 总结来说，了解微处理器的运行模式和Intel 80x86系列的历史与发展，对于深入理解计算机系统和编程有着深远的影响。这些知识不仅是学习计算机体系结构的基础，也是硬件开发者、系统程序员和计算机科学教育的重要组成部分。