CPU_主频__X86的实模式_保护模式_虚拟概述

CPU介绍对于一台电脑系统，CPU的作用就像心脏对我们一样重要。

我们选购电脑时总要首先问，是486还是586，是100还是300，是MMX还是3D－NOW！，这些指的就全是CPU的指标，CPU在整个微机系统的核心作用，足以作为划分CPU档次的标准，这使它几乎成为各种档次微机的代名词。

我们可以说，CPU 的性能大致反映出我们的微机系统的性能，这对我们的选择的重要性是显而易见的。

1、什么是CPU？CPU是英语"Central Processing Unit"的缩写，其中文的直译为"中央处理单元"，CPU的主要功能是进行运算和逻辑运算，其物理结果包括逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。

在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器，这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。

在这里，并不需要弄清楚CPU 的复杂原理，我们只是从性能参数的挑选方面对其进行一些必要的认识。

2、CPU主要的性能指标：主频：即CPU内部核心工作的时钟频率，单位一般是兆赫兹（MHz）。

这是我们最关心的一个参数，我们通常所说的233、300、450等就是指它。

对于同种类的CPU，主频越高，CPU的速度就越快，整机的性能就越高。

由于内部的结构不同，不同种的CPU之间不能直接通过主频来比较，而且高主频的CPU 的实际表现性能,还与外频、缓存等大小有关，带有特殊指令的CPU，则相对程度地依赖软件的优化程度。

外频和倍频数：外频即CPU的外部时钟频率。

CPU的主频与外频的关系是：CPU主频＝外频×倍频数，外频是由电脑主板提供的，486的外频一般是33MHz，40MHz，Pentium主板的外频一般是66MHz，也有主板支持75各83MHz。

而目前Intel公司最新的芯片组440BX可以使用100MHz甚至更高的时钟频率。

另外VIA公司的MVP3、MVP4，APPLO PRO 等一些非Intel的芯片组也开始支持100MHz的外频，一些主板由于技术精良，工艺先进，可以超频1/3以上稳定使用，成为超频爱好者的首选。

Intel 80x86 保護模式架構緒論Intel Architecture 架構概觀Intel Architecture 又稱x86 架構，因為它的第一代處理器的代號是8086，而其後繼產品依序以8088、80186、80188、80286……為代號，均為80x86 的形式；而在80286 之後，Intel 改以i386、i486 來命名，因此才被稱為x86 架構。

在i486 處理器之後，Intel 就不再以x86 的形式命名，所以在這裡以較正式的Intel Architecture 來稱呼這個架構（簡稱IA 架構）。

Intel Architecture 系列的處理器中，最早的8086 是一16 bit 的處理器，具有16 bit 的暫存器和data bus，並具有20 bit 的定址能力，能定址最多達1MB 的記憶體，在當時算是相當大的數目。

然而，20 bit 的位址和16 bit 的暫存器無法相符，因此Intel 設計了一種segment:offset 的定址方式，利用兩個16 bit 暫存器來表示一個20 bit 的位址。

到了80286 的時代，1MB 的定址能力已經不敷使用，因此Intel 為它設計了一個新的「保護模式」（Protected Mode），並將原先8086 所使用的方式稱為「實際模式」（Real Mode）。

80286 具有24 bit 的定址能力，可以定址16MB 的記憶體，但是只有在保護模式下才能發揮。

在實際模式中，為了維持和8086 的相容性（這點是Intel 非常堅持的），還是只能使用1MB 的記憶體。

80286 的保護模式已經有了多工作業的能力，並且可以保護各個節區的資料和程式不被其它程式干擾。

IBM 的OS/2 1.x 和Microsoft 的Windows 3.x 都有支援這個模式。

在i386 出現時，情形有很大的變化。

i386 是一個32 bit 的處理器，並具有32 bit 的定址能力，可以定址達4GB 的記憶體。

CPU基础知识单选题100道及答案解析1. CPU 的中文名称是（）A. 中央处理器B. 图形处理器C. 内存D. 硬盘答案：A解析：CPU 是Central Processing Unit 的缩写，中文名称是中央处理器，负责计算机的运算和控制。

2. 以下不是CPU 性能指标的是（）A. 主频B. 缓存C. 分辨率D. 核心数答案：C解析：分辨率是显示设备的性能指标，不是CPU 的性能指标。

3. CPU 的主频单位是（）A. GHzB. GBC. MBD. Mbps答案：A解析：GHz 是CPU 主频的常用单位。

4. 目前主流的CPU 架构不包括（）A. X86B. ARMC. MIPSD. VGA答案：D解析：VGA 是视频图形阵列，是一种显示标准，不是CPU 架构。

5. 以下关于CPU 缓存的说法正确的是（）A. 缓存越大，CPU 性能越低B. 缓存越小，CPU 性能越高C. 缓存可以提高CPU 的数据读取速度D. CPU 不需要缓存答案：C解析：缓存用于存储CPU 频繁使用的数据，能提高数据读取速度，从而提升CPU 性能。

6. 多核CPU 的优势在于（）A. 降低功耗B. 提高单线程性能C. 同时处理多个任务D. 减少发热答案：C解析：多核CPU 可以同时处理多个任务，提高多线程处理能力。

7. CPU 执行指令的过程是（）A. 取指令- 分析指令- 执行指令B. 执行指令- 取指令- 分析指令C. 分析指令- 执行指令- 取指令D. 以上都不对答案：A解析：CPU 执行指令的基本流程是先取指令，然后分析指令，最后执行指令。

8. 下列对CPU 制造工艺描述正确的是（）A. 制造工艺数值越大越好B. 制造工艺数值越小越好C. 制造工艺与CPU 性能无关D. 制造工艺只影响CPU 体积答案：B解析：制造工艺数值越小，意味着在相同面积的芯片上可以集成更多的晶体管，从而提升性能、降低功耗。

9. 超线程技术可以（）A. 增加CPU 核心数B. 提高单个核心的性能C. 让一个核心同时处理两个线程D. 降低CPU 温度答案：C解析：超线程技术能让一个物理核心模拟出两个逻辑核心，同时处理两个线程。

保护模式知识序！对于学习任何编程语言的朋友来说掌握CPU的操作模式都是一件非常重要的事，其中就数保护模式这部分最重要了，现在关于保护模式的中文资料就只有杨季文先生那一家还算全面，但有些人还是觉得看不太懂，为此我就写了这篇文章，看看是否对您的胃口！一、保护模式概述顾名思义,就是对程序的运行加以保护。

我们知道在实模式下通常只能寻址1M的内存空间，且只能是单任务，就是说同一时间不能有两个任务被激活。

从8086/8088的20根地址线，80286的24根地址线到80386的32根地址线，直至今天Puntium4已经发展到了36根地址线，它们分别可以寻址1M、16M、4G、64G的内存空间，然而在实模式下，通常的寻址范围还是1M。

也就是对于在纯DOS下运行的Puntium4也只能是一个快速的8086。

前面已经说了，保护模式就是对程序的运行加以保护，所以说保护模式较实模式的增强的最主要体现还不是寻址能力而是对多任务的支持，所提到的保护就是对不同任务间和同一任务内的程序加以保护，使它们的运行不受对方“有意”或“无意”影响，但同时也要对两个任务都要用到的部分代码实现共享。

另外一个重要的增强就是对虚拟存储器的支持，从一定意义上说可以使程序设计人员不必考虑物理内存的大小。

有了新的模式,当然要有大量的新增寄存器的支持,学习这些寄存器也是学习保护模式的关键.新增寄存器如下:注:不可见的寄存器用红色标明,在后面会有讲解.以上这些都是要在后面讲到的，并且还会讲一下扩展的保护模式和扩展的V86模式！三个重要的系统表GDT、LDT和IDT首先说明的是，这三个表是在内存中由操作系统或系统程序员所建，并不是固化在哪里，所以从理论上是可以被读写的。

这三个表都是描述符表.描述符表是由若干个描述符组成,每个描述符占用8个字节的内存空间,每个描述符表内最多可以有8129个描述符.描述符是描述一个段的大小,地址及各种状态的.描述符表有三种,分别为全局描述符表GDT、局部描述符表LDT和中断描述符表IDT。

什么叫实模式,什么叫保护模式?概念……没背过特点……DOS就是实模式的，现在的Winows、Unix之类东西都是保护模式的。

实模式下只能访问那可怜的1M内存，要想突破这个限制，麻烦得很，你还记得DOS下那一堆什么XMS （扩充内存）、EMS（扩展内存）吧？本来是连续的64M内存，在DOS下访问，还得调用什么中断，好麻烦。

Watcom C++之所以当时有些名气就是占了这个便宜，说集成开发环境，那和BC是没法比，但就因为它提供了DOS4GW支持，可以很方便的是你的程序在DOS访问4G 内存，写32位的程序。

至于保护模式，特性挺多，如线性地址、虚拟内存、权限保护之类的东西都是CPU提供的功能，为开发现代操作系统提供了很多便利。

x86CPU在初始化的时候都是先进入实模式，然后操作系统再切换到保护模式。

详情你找本书看看吧。

有一本《386保护模式编程》你可以看看，写得挺多。

dos下内存是很简单的，指针指向的几乎就是实际的物理地址。

实模式的指针是16bit的，就是直接访问的内存是640k,640k~1M之间的内存是通过中断把页切换到640k里读写完之后又Move到640k以外的。

Dos4GW又提供了别的中断来访问1M~8M以外的内存。

你理解在操作系统限制的时候做这些突破是多么“技巧”的一个年代吧。

其实386已经支持32位指针了，这时又引入了GDT,LDT等概念。

怎么说呢....靠，这样吧，比如你有一大衣柜（GDT），有无数的小抽屉(LDT)。

这个抽屉是你的，那个是你MM的，你MM翻你的抽屉就会发现套套，你翻你MM的抽屉会发现情书...所以要保护!《386保护模式编程》书我看问题的追溯到8086/8088在80866/88时代，地址线只有20条，只能寻址到1M8086采用段式存储管理，每个段最多寻址64k ，原因：指针是16bit的到80286是地址线达到32条，可以寻址到4G的虚拟空间此时提出了保护模式可采用分页式存储管理，以寻址到4G的空间现在的操作系统都是基于80286的保护模式区别与8086提供的实地址方式简介（转）这篇文章将会着重介绍内存寻址的不同方法。

CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。

通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。

很多人认为CPU的主频就是其运行速度，其实不然。

CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。

主频和实际的运算速度存在一定的关系，但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、指令集，CPU的位数等等）。

由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。

比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。

因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。

举个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在100MHz 主频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。

因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。

只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。

提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。

由于CPU是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行联接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。