Intel系列处理器的三种工作模式
微机中常用的Intel系列微处理器的主要发展过程是:8080,8086/8088,80186, 80286,80386,80486,Pentium,Pentium II,Pentium III,Pentium 4。
8086/8088是一个重要的阶段,8086和8088是略有区别的两个功能相同的CPU。8088被IBM用在了它所生产的第台微机上,该微机的结构事实上成为以后微机的基本结构。
80386是第二个重要的型号,随着微机应用及性能的发展,在微机上构造可靠的多任务操作系统的问题日益突出。人们希望(或许是一种潜在的希望,一旦被挖掘出来,便形成了一个最基本的需求)自己的PC机能够稳定地同时运行多个程序,同时处理多项工作;或将PC机用作主机服务器,运行UNIX那样的多用户系统。
8086/8088不具备实现一个完善的多任务操作系统的功能。为此Intel开发了80286,80286具备了对多任务系统的支持。但对8086/8088的兼容却做得不好。这妨碍了用户对原8086机上的程序的使用。IBM最早基于80286开发了多任务系统OS/2,结果犯了一个战略错误。
随后Intel又开发了80386微处理器,这是一个划时代的产品。它可以在3个模式下工作:
(l)实模式:工作方式相当于一个8086。
(2)保护模式:提供支持多任务环境的工作方式,建立保护机制(这与VAX等小型机类似)。
(3)虚拟8086模式:可从保护模式切换至其中的一种8086工作方式。这种方式的提供使用户可以方便地在保护模式下运行一个或多个原8086程序。
以后的各代微处理器都提供了上述3种工作模式。
你也许会说:“喂,先生,你说的太抽象了,这3种模式我如何感知?”
其实一的这3种模式只要用过PC机的人都经历过。任何一台使用Intel系列CPU的PC机只要一开机,CPU就工作在实模式下。如果你的机器装的是DOS,那么在DOS加载后CPU仍以实模式工作。如果你的机器装的是Windows,那么Windows加载后,将由Windows将CPU切换到保护模式下工作,因为Windows是多任务系统,它必须在保护模式下运行。如果你在Windows中运行一个DOS下的程序,那么Windows将CPU切换到虚拟8086模式下运行该程序。或者是这样,你点击开始菜单在程序项中进入MS–DOS方式,这时,Windows也将CPU切换到虚拟8086模式下运行。
可以从保护模式直接进入能运行原8086程序的虚拟8086模式是很有意义的,这为用户提供了一种机制,可以在现有的多任务系统中方便地运行原8086系统中的程序。这一点,在Windows中我们都可以体会到,你在Windows中想运行一个原DOS中的程序,只用鼠标点击一下它的图标即可。80286CPU的缺陷在于,它只提供了实模式和保护模式,但没有提供虚拟8086模式。这使基于80286构造的多任务系统,不能方便地运行原8086系统中的程序。如果运行原8086系统中的程序,需要重新启动计算机,使CPU工作在实模式下才行。这意味着什么?意味着将给用户造成很大的不方便。假设你使用的是基于80286构造的Windows系统,就会发生这样的情况:你正在用Word写篇论文,其中用到了一些从前的数据,你必须运行原DOS下的DBASE系统来看一下这些数据。这时你只能停下现有的工作,重新启动计算机,进入实模式工作。你看完了数据,继续写论文,可过了-会儿,你发现又有些数据需要参考,于是你又得停下现有的工作,重新启动计算机……
幸运的是,我们用的Windows是基于80386的,我们可以以这样轻松的方式工作,开两个窗口,一个是工作于保护模式的Word,一个是工作于虚拟8086模式的DBASE,我们可以方便地在两个窗口中切换,只要用鼠标点一下就行。
前面讲过,我们在8086PC机的基础上学习汇编语言。但现在知道,我们实际的编程环境是当前CPU的实模式。当然,有些程序也可以在虚拟8086模式下运行。
如果你仔细阅读了上面的内容,或已具备相关的知识,你会发现,从80386到当前的CPU,提供8086实模式的目的是为了兼容。现今CPU的真正有效力的工作模式是支持多任务操作系统的保护模式。这也许会引发你的一个疑问:“为什么我们不在保护模式下学习汇编语言?”
类似的问题很多,我们都希望学习更新的东西,但学习的过程是客观的。任何合理的学习过程(尽可能排除走弯路、盲目探索、不成系统)都是一个循序渐进的过程。我们必须先通过一个易于全面把握的事物,来学习和探索一般的规律和方法。信息技术是一个发展非常快、日新月异的技术,新的东西不断出现,使人在学习的时候往往无所适从。在你的身边不断有这样的故事出现:COOL先生用了三天(或更短)的时间就学会了某某语言,并开始用它编软件。在这个故事的感召下,一个初学者也去尝试,但完全是另外一种结果。COOL先生的快速学习只是露出水面的冰山一角,深藏水下的是他的较为系统的相关基础知识和相关的技术。在开始的时候学习保护模式下的编程,是不现实的,保护模式下所涉及的东西对初学者来说太复杂。你必须知道很多知识后,才能开始编写第一个小程序。相比之下8086就合适得多。