中央处理器和系统管理模式

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

中央处理器和系统管理模式之间的区别

中央处理器 vs. 系统管理模式

中央处理器 （Central Processing Unit，缩写：CPU），是计算机的主要设备之一，功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。计算机的可编程性主要是指对中央处理器的编程。中央处理器、内部存储器和输入／输出设备是现代电脑的三大核心部件。1970年代以前，中央处理器由多个独立单元构成，后来发展出由集成电路制造的中央处理器，這些高度收縮的元件就是所謂的微处理器，其中分出的中央处理器最為复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。 中央处理器廣義上指一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器。这个空泛的定义很容易地将在“CPU”这个名称被普遍使用之前的早期计算机也包括在内。无论如何，至少从1960年代早期开始，这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比，“中央处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了极大的发展，但是其基本的操作原理一直没有改变。 早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机而定制。但是，这种昂贵的为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代，随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的中央处理器可以在很小的空间中设计和制造（在微米的數量级）。中央处理器的标准化和小型化都使得这一类数字设备和電子零件在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。. 系统管理模式（System Management mode）（以下简称SMM）是Intel在386SL之后引入x86体系结构的一种CPU的执行模式。系统管理模式只能通过系统管理中断（System Management Interrupt, SMI）进入，并只能通过执行RSM指令退出。SMM模式对操作系统透明，换句话说，操作系统根本不知道系统何时进入SMM模式，也无法感知SMM模式曾经执行过。为了实现SMM，Intel在其CPU上新增了一个引脚SMI# Pin，当这个引脚上为高电平的时候，CPU会进入该模式。在SMM模式下一切被都屏蔽，包括所有的中断。SMM模式下的执行的程序被称作SMM处理程序，所有的SMM处理程序只能在称作系统管理内存（System Management RAM,SMRAM）的空间内运行。可以通过设置SMBASE的寄存器来设置SMRAM的空间。SMM处理程序只能由系统固件实现。.

保護模式

保護模式（Protected Mode，或有時簡寫為 pmode）是一種80286系列和之後的x86兼容CPU的操作模式。保護模式有一些新的特性，如記憶體保護，分頁系統以及硬體支援的虛擬記憶體，能夠增強多任务处理和系統穩定度。現今大部分的x86作業系統都在保護模式下運行，包含Linux、FreeBSD、以及微軟Windows 2.0和之後版本。 另外一種286和其之後CPU的操作模式是真實模式，這是一種向前相容且關閉了保护模式這些特性的CPU运行模式，用來讓新的晶片可以執行舊的軟體。所有的x86 CPU都是在真實模式下開機，來確保傳統作業系統的相容性。為了使用保護模式的特性，要由程式主動地切換到保護模式。在現今的電腦上，這種切換通常是作業系統在開機時候完成的第一件工作。當CPU在保護模式下運行時，可以使用虚拟86模式來執行為真實模式設計的程式碼。 儘管用軟體的方式也有某些可能在真實模式的系統下使用多工，但保護模式下記憶體保護的特色，可以避免有問題的程式破壞其他工作或是作業系統核心所擁有的記憶體。保護模式也有中斷正在執行程式的硬體支援，可以實現先佔式多工。 大部分可以使用保護模式的CPU也擁有32位元暫存器的特性（例如80386系列和其後任何的晶片），導入了融合保護模式而成為32位元處理的概念。80286晶片雖有支援保護模式，但是仍然只有16位元暫存器。Windows 2.0和之後版本中的保護模式增強稱為"386增強模式"，是因為他們除了保護模式外，還需要32位元的暫存器，並且無法在286上面執行（即使286支援保護模式）。 即使在32位元晶片上已經打開了保護模式，但是為了仿照IBM XT系統記憶體連續的設計特性，1 MiB以上的記憶體並無法存取。這種限制可以由打開A20总线來迴避。 在保護模式下，前面32個中斷都是保留給CPU例外處理用。例如，中斷0D（十進制13）是一般保護模式錯誤，而中斷00是除以零。.

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真實模式

真實模式（Real mode）是Intel 80286和之後的x86相容CPU的操作模式。真實模式的特性是一個20位元的區段記憶體位址空間（意思為只有1 MB的記憶體可以被定址），可以直接軟體存取BIOS常式以及周邊硬體，沒有任何硬體等級的記憶體保護觀念或多工。所有的80286系列和之後的x86 CPU都是以真實模式下開機；80186和早期的CPU僅僅只有一種操作模式，也就是相當於後來晶片的這種真實模式。 286架構導入保護模式，允許硬體等級的記憶體保護。然而要使用這些新的特色，需要額外先前不需要的軟體指令。由於x86微處理機主要的設計規格，是能夠完全地向前相容於針對先前所有x86晶片所撰寫的軟體，因此286晶片的開機是處於'真實模式'—也就是關閉新的記憶體保護特性的模式，所以可以執行針對舊的微處理器所設計的軟體。到現在為止，即使最新的x86 CPU一開始在電源開啟處於真實模式下，也能夠執行針對先前任何晶片所撰寫的軟體。 IBM引进的PC-BIOS与DOS作業系統（MS-DOS, DR-DOS等等）都是在真實模式下運作。早期的Microsoft Windows版本（主要地只是圖形用戶界面外殼，而事實上不是作業系統）也在真實模式下運行，直到Windows 3.0是第一种在保护模式下运行的Windows系列的操作系统。Windows 3.0进一步增强了这方面功能，能夠在真實模式或是保護模式下运行。Windows 3.0在保護模式下有兩種运行"喜好" - "標準模式"，也就是使用保護模式來運行；而"386-增強模式"，允許使用32位元定址，因此無法在286上執行（儘管都有保護模式，但是286只是16位元晶片；32位元的暫存器在80386系列中推出）。Windows 3.1不再允许在真實模式下运行，只能在保护模式下运行，因此也是第一個最少需要80286處理器的主流作業環境（不管Windows/286，因為並非主流產品）。幾乎所有的現今x86作業系統（Linux、Windows 95和之後、OS/2等等）都會在啟動後將CPU切換到保護模式。X86-64CPU上的长模式操作系统，把保护模式也作为启动中的一个踏脚石。 80286的地址总线为24位元宽，即使在真實模式下也是在使用24位元的内存地址读写内存数据。所以80286及以后的CPU以真實模式运行时，需要控制A20地址线是否被使用。.

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英特尔

英特爾公司（Intel Corporation，、）是世界上最大的半導體公司，也是第一家推出x86架構處理器的公司，總部位於美國加利福尼亞州聖克拉拉。由羅伯特·諾伊斯、高登·摩爾、安迪·葛洛夫，以“集成電子”（Integrated Electronics）之名在1968年7月18日共同創辦公司，將高階晶片設計能力與領導業界的製造能力結合在一起。英特爾也有開發主機板晶片組、網路卡、快閃記憶體、繪圖晶片、嵌入式處理器，與對通訊與運算相關的產品等。“Intel Inside”的廣告標語與Pentium系列處理器在1990年代間非常成功的打響英特爾的品牌名號。 英特爾早期在開發SRAM與DRAM的記憶體晶片，在1990年代之前這些記憶體晶片是英特爾的主要業務。在1990年代時，英特爾做了相當大的投資在新的微處理器設計上與培養快速崛起的PC工業。在這段期間英特爾成為PC微處理器的供應領導者，而且市場定位具有相當大的攻勢與有時令人爭議的行銷策略，就像是微軟公司一樣支配著PC工業的發展方向。而Millward Brown Optimor發表的2007年在世界上最強大的品牌排名顯示出英特爾的品牌價值由第15名掉落了10個名次到第25名。 而主要競爭對手有AMD、NVIDIA及Samsung。.

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IA-32

英特爾32位元架構（Intel Architecture, 32-bit，縮寫為IA-32），常被稱為i386、或x86，由英特爾公司於1985年推出的指令集架構。它是8086架構的延伸版本，可支援32位元運算，首次應用在Intel 80386晶片中。.

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X86

x86泛指一系列由英特爾公司開發處理器的架構，這類處理器最早為1978年面市的「Intel 8086」CPU。 該系列較早期的處理器名稱是以數字來表示80x86。由於以“86”作為結尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架構被稱為“x86”。由於數字並不能作為註冊商標，因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可註冊的名稱，如Pentium。現時英特爾將其稱為IA-32，全名為“Intel Architecture, 32-bit”，一般情形下指代32位元的架構。.

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