"IA-32架构软件开发人员手册_卷3:系统编程指南,涵盖了IA-32处理器的系统编程细节,包括系统架构、运行模式、内存管理和保护模式等内容。"
IA-32架构是Intel公司的一种处理器架构,广泛应用于个人计算机领域。此手册的第三卷专注于系统编程指南,对系统级架构、运行模式、内存管理和保护模式进行了深入的阐述,以帮助开发者更好地理解和利用IA-32架构进行系统级别的编程。
1. **系统架构概况**
- 全局和局部描述符表:用于存储段信息,包括程序和数据的访问权限。
- 系统段、段描述符和门:提供访问不同内存区域的方式,如代码段、数据段、堆栈段等。
- 任务状态段和任务门:支持多任务环境,切换不同任务的状态。
- 中断和异常处理:详细解释了如何处理硬件和软件触发的中断和异常。
- 内存管理:涉及到分段和分页机制,用于实现虚拟内存。
- 系统寄存器:如EFLAGS寄存器,包含系统标志和域,控制处理器的行为。
- 控制寄存器:如CPUID,用于识别处理器特性,并能控制处理器行为。
2. **运行模式**
- IA-32架构有实模式、保护模式、虚拟8086模式等多种运行模式,其中保护模式提供了高级的内存管理和安全性。
3. **EFLAGS寄存器**
- EFLAGS寄存器包含了多个系统标志,如方向标志、中断标志等,它们影响程序的执行流程和计算结果。
4. **内存管理寄存器**
- GDTR、LDTR、IDTR和TR分别存储全局描述符表、局部描述符表、中断描述符表和任务寄存器的基地址,这些表格定义了内存的访问规则。
5. **控制寄存器**
- 控制寄存器如CR0、CR2、CR3等,可以修改处理器的某些关键设置,如启用或禁用分页。
6. **系统指令**
- 涵盖了如加载和保存系统寄存器、调试寄存器的指令,以及控制处理器操作的指令,如使高速缓存和转换后备缓冲区(TLB)失效。
7. **保护模式内存管理**
- 分段机制允许程序在不同大小和权限的内存区域中运行。
- 分页机制将大内存空间划分为页,通过页表进行地址转换,实现了虚拟内存。
- 物理地址、逻辑地址和线性地址的概念,以及段选择子、段寄存器和段描述符的作用,确保了地址的有效解析。
8. **系统描述符**
- 包括全局和局部描述符,以及段描述符表,它们定义了内存区域的属性,如访问权限、大小等。
9. **分页机制**
- 页表和页目录表构成了一种层次结构,用于从逻辑地址到物理地址的映射,支持32位物理寻址。
该手册的目的是为软件开发者提供详尽的IA-32架构系统编程指导,帮助他们理解并有效地利用IA-32处理器的各种功能,从而编写出高效、安全的系统级软件。