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目录1

第1章 系统引导和程序代码1

1.1 系统运行1

1.1.1 系统引导过程1

1.1.2 程序加载步骤3

1.1.3 指令执行流程4

1.2 机器指令5

1.2.1 机器指令结构5

1.2.2 操作数寻址模式7

1.3 地址映射10

1.3.1 实地址模式10

1.3.2 保护模式11

1.3.3 虚拟8086模式13

1.3.4 系统管理模式13

1.4 数据编码14

1.4.1 整数编码14

1.4.2 实数编码15

1.4.3 数据存储格式15

1.5.1 存储器物理地址16

1.5 存储器组织16

1.5.2 存储器寻址17

1.5.3 存储器分页映射17

1.5.4 存储器管理模式18

1.6 汇编程序18

1.6.1 处理器与指令集简介18

1.6.2 汇编指令格式19

1.6.3 变量声明20

1.6.4 汇编程序结构20

1.6.5 控制转移21

1.6.6 堆栈22

1.7 中断23

第2章 系统配置接口25

2.1 系统结构25

2.1.1 系统总线分层结构26

2.1.2 系统配置端口28

2.2 系统总线与地址空间29

2.2.1 总线组成与总线周期29

2.2.2 系统存储器地址空间和I/O地址空间30

2.3.1 I/O中断控制器与IRQ通道31

2.3 系统资源31

2.2.3 流水线与并行机制31

2.3.2 DMA控制器与DMA通道33

2.4 PCI局部总线34

2.4.1 PCI总线协议34

2.4.2 PCI配置空间36

2.4.3 PCI设备枚举协议37

2.4.4 AGP局部总线37

2.5.1 GMCH芯片集内置设备配置接口39

2.5 设备PCI空间配置接口39

2.5.2 ICH4芯片集内置设备配置接口42

2.6 系统管理接口47

2.6.1 系统控制接口47

2.6.2 电源管理接口48

2.6.3 系统管理总线接口49

第3章 控制器编程接口51

3.1 实时时钟和计时器51

3.1.1 实时时钟51

3.1.2 记时器53

3.2.1 键盘扫描码54

3.2 键盘鼠标控制器54

3.2.2 鼠标数据包格式55

3.2.3 键盘鼠标控制器接口56

3.3 图形控制器59

3.3.1 图形基础知识59

3.3.2 图形控制器寄存器61

3.3.3 图形控制器指令集65

3.3.4 VGA/EVGA控制器71

3.4 IDE控制器76

3.4.1 ATA/ATAPI-5标准介绍76

3.4.2 ATA设备寄存器78

3.4.3 IDE总线主控接口79

3.4.4 ATA设备命令集79

3.5 AC'97控制器84

3.5.1 AC'97连接标准介绍84

3.5.2 调制解调器寄存器86

3.5.3 音频编解码器寄存器86

3.5.4 AC'97主控接口88

3.6 USB控制器89

3.6.1 USB总线协议介绍89

3.6.2 USB设备配置91

3.6.3 USB主控寄存器92

3.6.4 USB总线事务调度93

3.7 LAN控制器98

3.7.1 网络简介98

3.7.2 LAN控制器寄存器99

3.7.3 LAN主控事务接口102

第4章 IA-32处理器105

4.1 基本寄存器与基本指令集105

4.1.1 通用寄存器105

4.1.2 段寄存器106

4.1.3 指令指针寄存器107

4.1.4 状态标志寄存器108

4.1.5 控制寄存器109

4.1.6 存储器管理寄存器110

4.1.7 基本指令集112

4.2 FPU寄存器与指令集112

4.2.1 浮点寄存器栈112

4.2.2 FPU标志寄存器113

4.2.3 FPU控制寄存器113

4.2.4 FPU状态寄存器114

4.2.5 操作数指针、指令指针和操作码寄存器115

4.2.6 FPU状态保存与复原115

4.2.7 FPU指令集115

4.3 MMX寄存器与MMX指令集116

4.3.1 MMX寄存器116

4.3.2 MMX指令集117

4.3.3 MMX与FPU指令混用问题117

4.4 XMM寄存器与SSE指令118

4.4.1 XMM寄存器和MXCSR寄存器118

4.4.2 SSE例外119

4.4.3 SSE/SSE2指令集120

4.5 IA-32e处理器123

4.5.1 存储器寻址124

4.5.2 寄存器124

4.5.3 指令集125

第5章 中断机制126

5.1 中断类型126

5.1.1 中断源126

5.1.2 例外源及分类126

5.2 中断向量127

5.1.3 可屏蔽与不可屏蔽中断127

5.2.1 中断入口128

5.2.2 中断优先权129

5.2.3 例外错误码130

5.3 中断处理机制130

5.3.1 中断描述符表130

5.3.2 中断处理硬件机制131

5.3.3 中断返回硬件机制131

5.4 局部APIC控制器132

5.3.4 IA-32e处理器中断机制132

5.4.1 局部APIC介绍133

5.4.2 局部APIC寄存器134

5.4.3 局部向量表136

5.4.4 发布中断命令138

5.4.5 中断消息接收与提交140

5.4.6 APIC总线优先权仲裁与总线消息格式142

5.5 I/OAPIC控制器143

第6章 高级语言程序实现146

6.1 变量146

6.1.1 变量空间147

6.1.2 数据结构148

6.1.3 类150

6.2 赋值和算术运算151

6.2.1 数据传递151

6.2.2 整数运算153

6.2.3 浮点数运算153

6.2.4 算术表达式编译155

6.3 控制转移156

6.3.1 转移指令157

6.3.2 堆栈切换159

6.4.2 比较指令与条件执行指令160

6.4 条件转移160

6.4.1 条件编码与状态标记160

6.4.3 逻辑表达式编译161

6.5 函数164

6.5.1 函数出口165

6.5.2 调用协议165

6.5.3 块结构166

6.5.4 快速系统调用168

6.6 可移植执行文件与通用目标文件格式169

7.1.1 段描述符表172

7.1 分段机制172

第7章 存储器管理172

7.1.2 段描述符数据结构173

7.1.3 段选择符174

7.1.4 段保护机制175

7.1.5 IA-32e模式段描述符175

7.2 分页机制176

7.2.1 分页模式176

7.2.2 页入口与线性地址译码177

7.3.1 段限长检查181

7.3.2 段类型检查181

7.3 保护机制181

7.2.3 地址译码后援缓冲器181

7.3.3 段特权级检查182

7.3.4 页保护机制183

7.3.5 指针确认183

7.3.6 特权指令184

7.4 调用16位代码185

7.5 高速缓冲机制186

7.5.1 高速缓存结构186

7.5.2 地址空间存储器类型分区187

7.5.3 高速缓存控制189

7.5.4 设置存储器类型191

7.6 存储器一致性机制192

7.6.1 存储器顺序规则192

7.6.2 存储器顺序加强和削弱机制193

7.6.3 原子操作193

7.6.4 自修改代码同步问题194

7.7 存储器管理模式195

7.7.1 平面模式与分段模式195

7.6.5 页入口修改同步问题195

7.7.2 分页模式196

7.7.3 线性地址空间管理示例196

7.7.4 存储器空间管理与内存块表199

7.8 存储器管理示例200

7.8.1 存储器管理数据结构200

7.8.2 页帧分配与回收201

7.8.3 页故障处理程序206

7.8.4 系统内核空间和全局堆207

8.1.1 任务管理空间210

8.1 任务空间210

第8章 任务管理210

8.1.2 程序运行空间211

8.2 任务状态段212

8.2.1 任务状态段结构212

8.2.2 任务寄存器213

8.2.3 任务门描述符213

8.2.4 IA-32e模式任务状态段214

8.3 任务切换214

8.3.1 任务切换步骤215

8.3.3 运行首个任务217

8.3.2 任务链接217

8.3.4 创建新任务218

8.4 SIM状态保存219

8.5 任务管理示例221

8.5.1 任务管理数据结构222

8.5.2 线程调度223

8.5.3 定时线程与计时器225

8.5.4 空闲线程226

8.5.5 消息接收与焦点窗口227

8.6 应用程序结构和消息处理函数229

8.6.1 消息读取、识别与发布230

第9章 外存管理和设备管理232

9.1 存储介质空间结构232

9.1.1 磁盘引导区234

9.1.2 分区入口234

9.2 常用文件系统235

9.2.1 FAT文件系统235

9.2.2 NTFS文件系统236

9.2.3 系统引导区237

9.3.1 块表入口239

9.3 外存管理示例239

9.3.2 文件入口240

9.3.3 系统根目录242

9.3.4 文件系统接口242

9.4 文件接口示例243

9.4.1 外存设备与端口设备245

9.4.2 文件接口实现245

9.4.3 设备接口246

9.4.4 页帧加载248

9.5.1 枚举与配置250

9.5 设备管理250

9.5.2 ACPI规范简介252

9.5.3 资源管理254

9.5.4 设备事件255

第10章 处理器辅助功能256

10.1 模式专用寄存器256

10.2 处理器初始化与多处理器协议258

10.2.1 处理器复位状态259

10.2.2 多处理器协议259

10.3 处理器识别261

10.4 系统管理模式262

10.4.1 SMRAM空间结构263

10.4.2 系统管理中断处理入口264

10.5 系统初始化265

10.5.1 初始化硬件平台265

10.5.2 初始化程序运行环境265

10.6 升级微码块269

10.6.1 微码块结构269

10.6.2 微码块加载器269

10.6.3 微码块嵌入接口270

10.7.1 紧急关机温度开关271

10.7 处理器温度监控271

10.7.3 软件调节272

10.8 调试机制272

10.8.1 调试寄存器与调试例外272

10.7.2 自动温控器272

10.8.2 最后转移记录274

10.8.3 调试信息存储275

10.9 性能监控276

10.9.1 P6系列处理器性能监控276

10.9.2 奔腾？4处理器性能监控279

10.10.1 错误报告栏283

10.10 机器检查283

10.10.2 MC错误编码284

10.10.3 MC例外处理285

第11章 安腾处理器286

11.1 安腾处理器简介286

11.2 安腾寄存器287

11.2.1 通用寄存器287

11.2.2 浮点寄存器288

11.2.5 处理器状态寄存器289

11.2.3 判断寄存器、转移寄存器和指令指针289

11.2.4 当前帧标记寄存器289

11.2.6 应用寄存器290

11.2.7 控制寄存器291

11.2.8 处理器标识寄存器292

11.2.9 调试断点寄存器292

11.2.10 性能监控寄存器292

11.3 代码结构和指令集293

11.3.1 机器代码结构与汇编指令格式293

11.3.2 访存指令与读存指令提前机制295

11.3.3 运算指令297

11.3.4 比较指令与判断寄存器300

11.4 转移指令与软件协议301

11.4.1 循环指令与软件流水线302

11.4.2 调用／返回指令与寄存器帧303

11.4.3 寄存器保存协议304

11.4.4 寄存器栈备份空间305

11.4.5 存储器栈与参数传递协议306

11.5 存储器管理307

11.5.1 地址译码和页保护机制307

11.5.2 页入口插入308

11.5.3 程序空间结构310

11.6 中断处理机制312

11.6.1 中断类型与中断向量表313

11.6.2 中断块和中断命令端口314

11.6.3 中断和中断返回315

11.6.4 中断处理程序316

11.7 I/O端口317

11.8 处理器抽象层318

11.8.1 固件地址空间318

11.8.2 安腾系统引导319

11.8.3 硬件事件处理320

11.8.4 处理器抽象层程序320

附录A IA-32指令一览表322

A.1 汇编指令操作数符号322

A.2 机器指令操作数符号322

A.3 IA-32指令集一览表323

附录B 操作码映射表356

附录C 英文缩写词362

参考文献364