在开发底层系统时,会用到这些寄存器.
寄存器分类介绍(8)

调试寄存器
设置标志位 集中在DR7
寄存器分类介绍(9)

调试寄存器 DR0-DR3:保留32位断点的线性地址. DR6


B0—B3:断点状态的监测 BD:调试寄存器访问监测.置位,表明在指令流中,下一条指令将访问其中 的一个调试寄存器 BS:单步执行标志位 BT:任务转换标志位

DR7: L0—L3:局部断点使能标志位 G0--G3: 全局断点使能标志位 LE AND GE:置位,表明处理器可以监测导致数据断点的指令.推荐 置位为1. GD:通用监测使能标志位.表明是否开启调试寄存器保护. LEN0 through LEN3 : 用来表明相应断点地址寄存器内存位置的大 小. R/W0 through R/W3: 相应断点的状态
寄存器分类介绍(4)

控制寄存器(CR0, CR1, CR2, CR3, and CR4)
在这些寄存器中, 设置标志位的主要 集中在CR0与CR4.
寄存器分类介绍(5)

控制寄存器(CR0, CR1, CR2, CR3, and CR4)

CR0 PG:分页有效时,置位为1,清空时为0.与PE一同使用.该指令表明是否 使用页表将线性地址转换成物理地址 CD: cache 缺失设置位 NW:直写无效(直写:高速缓存中的数据始终保持与主存储器中数据匹配 ) AM: 对齐功能屏蔽(与EFLAGS寄存器中 AC标志位一同使用) WP:写保护 NE: 数字错误标志位(与浮点协处理器共同使用) ET: 扩展类型.设置有效位时,支持 ntel 387 DX 数学协处理器指令. TS: 每当任务切换时就设置该位,并且在解释协处理器指令之前测试 该位 EM;该位表明是否需要仿真协处理器的功能 MP:协处理器监视标志位 PE: 保护模式使能,当设置有效位,CPU工作在保护模式.反之,实模式.
在操作系统上用到的寄存器
பைடு நூலகம்
举一些例子:

从实模式到保护模式的转换(CR0) 二级页式内存管理(CR3、CR4) 中断处理(IDT、IDT descriptor) 任务调度(TSS)
寄存器分类介绍(16)
-------内存管理寄存器

任务管理

系统中,一个任务由两部分组成:任务的运行空间和任务状态段 (TSS).任务的运行空间包括一个代码段、一个堆栈段、若干数据 段.TSS指明了任务的运行空间和任务的状态.在多任务系统中,TSS 还提供了连接任务的机制.
Figure . Structure of a Task
置标志位的有效位 看你具体要做什么, 对应的位置置有效的 标志位
Figure : System Flags in the EFLAGS Register
寄存器分类介绍(3)

控制寄存器((CR0, CR1, CR2, CR3, and CR4)

作用:控制寄存器决定处理器的操作模式和当前执行任务的一些特 征 种类:
寄存器分类介绍(15)
----内存管理寄存器

全局段描述符表寄存器(GDTR)
BASE — Segment base address(段基址) DPL — Descriptor privilege level(段描述符特权级) LIMIT — Segment Limit (段限) P — Segment present (段存在位)


CR4:



OSFXSR:置位.表明操作系统支持FXSAVE and FXRSTOR指令 OSXMMEXCPT:置位.表明操作系统支持不可屏蔽的SIMD浮点异常.
寄存器分类介绍(7)

调试寄存器


作用:调试寄存器主要作用是调试应用代码、系统代码、 开发多任务操作系统.来监视代码的运行和处理器的性 能. DR0---DR3:调试地址寄存器 DR4—DR5:保留.还没有定义 DR6: 调试状态寄存器 DR7: 调试控制寄存器

在Intel X86 CPU系列的寻址模式一讲中,实模式下的段寄存器在保 护模式下不是传统意义上的代表地址的概念,而变成了指向段描述 符的一个索引.因此我们看到的六个寄存器都变成了segment selector.
Figure1: segment selector
Figure2: segment registers
15 0 31 0
逻辑地址
选择符
描述符表 段描述符 31 基地址
偏移量
+
22 21 12 11 页表项 页表 页内偏移值 页框 0
线性地址
页目录 页目录表
页目录项 CR3
页表项
物理地址
逻辑地址 线性地址物理地址转换图
寄存器分类介绍(1) -------通用寄存器
AX BX CX DX SP BP SI DI
系统软件开发指南系列
---Intel X86 CPU系列的寄存器
主要内容



学习寄存器知识的意义 32位CPU系统寄存器和数据结构 寄存器分类介绍


通用寄存器 标志寄存器 控制寄存器 调试寄存器 中断和异常管理寄存器 内存管理寄存器

在操作系统上用到的寄存器
学习寄存器知识的意义



中断门和陷阱门都是间接的指向一个过程,该过程将在当 前执行任务上下文中执行.门描述符中的段选择符指向 GDT或当前LDT中的一个可执行段的描述符.门描述符的 偏移字段值指向中断或者异常处理过程的开始处. 中断的执行或者异常处理过程的方式与CALL指令调用过 程相似.只是在堆栈的使用上略有不同(call调用使用的是 CS与IP，还有返回地址；中断需要保存的上下文要多一 些). 中断门和陷阱门的区别在于对中断允许标志位IF的影响 （对于中断门，在转移过程中把IF置为0，使得在处理程序执行期间



GDTR:全局段描述符表寄存器 LDTR: 局部段描述符表寄存器 IDTR: 中断描述符表寄存器,指向中断向量表(前面已讲) Task register: 任务寄存器,指向处理器当前所需当前任务 的信息.
寄存器分类介绍(14)
-------内存管理寄存器

全局段描述符表寄存器(GDTR)

TSS---任务状态段


我们在上图中看到,TSS是一种特殊的数据结构.提 供一种有效的、受保护的多任务机制. TSS可以出落在线性空间的任何位置,和其它段一样, 它是使用段描述符来定义的.访问TSS描述符会导致 任务间的切换.我们可以将描述符的DPL字段设置为 0(最高优先级).只允许可信任的软件执行任务的切 换.TSS的描述符只能放在全局描述符表GDT中.

掌握系统软件设计

汇编嵌入在C语言中的编写 Boot loader的设计(BSP)


理解Intel CPU的发展趋势 深刻理解平台的体系结构 编写更高质量的代码 编译器底层的优化
32位CPU系统级寄存器和数据结构(1)
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大家在这张图中,注意寄 存器类别之间的关系.
32位CPU系统级寄存器和数据结构(2)
寄存器分类介绍(20)
---内存管理寄存器

任务寄存器

作用:支持多任务运行 任务描述符


通过指向TSS来确定当前执行的任务.有16位可见部分和 16位不可见部分.可见部分的选择符用于在GDT表中选择 一个TSS描述符.不可见部分来存放描述符中的基地址和 段限长值. 提供对TSS间接、受保护引用的任务门描述符.这种描述 符是在一般段描述符格式的基地址位15:0字段中存放的是 一个TSS描述符的选择符.
寄存器分类介绍(6)

控制寄存器(CR0, CR1, CR2, CR3, and CR4)

CR3:

PCD:控制当前页目录表的缓冲,当设置清空时,缓冲.置位时,缓冲无效.与 CR0中的CD或PG一同使用
PWT:控制cache采取直写还是回写的策略.当设置清空时,回写有效.当置位时,直写有 效. VME:虚地址模式.当清空时,无效. PVI:保护模式虚中断,当清空时,无效 TSD:时间戳允许标志位.当清空时,允许RDTSC指令执行在任务特权级上.当置位时, 只允许工作在特权级0. DE:调试扩展.置位,表明DR4与DR5将产生没有定义的异常 PSE:当置位,使用4M的页面;清空,使用4K的页面 PAE:置位,使用36物理内存的分页机制.清空时,使用32位分页机制 MCE:置位,使用机器检查异常机制. PGE:置位,启动全局页面.当写CR3时,也不会被替换. PCE:置位,表明使RDPMC指令工作在任何保护级别.


CR0: 控制系统的工作模式和处理器的状态 CR1: 保留 CR2 :保留出错的线性地址 CR3:页目录基址的物理地址和PCD和PWT标志位(和CACHE有关) CR4:一些结构的扩展.表明对于特定的处理器和操作系统执行支持.
由实模式转换到保护模式、二级页面映射机制的建立、中断处理等等,会用到这 些寄存器,.
数据寄存器
堆栈指针
指针寄存器
通用寄存器
基址指针 源地址
变址寄存器 如果前面带由大写字母E, 代表32位寄存器
目的地址
寄存器分类介绍(2)

标志寄存器(EFLAGS register) ----only one

作用: 控制任务状态和模式切换、中断处理、指令追踪和访问权限 控制.寄存器中的标志位需要特权指令代码才可以修改(特权指令:运 行在内核态下的代码)
寄存器分类介绍(17)
------内存管理寄存器