邮电出版社微机原理第03章 (2)

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1、2.1IA-32结构的概要历史2.2IA-32PROCESSOR的功能结构2.3IA-32结构微处理器的指令系统的发展2.4IA-32结构微处理器的性能发展2.5IA-32结构微处理器的执行环境退出第2章IA-32结构微处理器2.1IA-32结构的概要历史IA-32结构的发展历史。808680386Intel386处理器是IA-32结构系列中的第一个32位处理器。80486奔腾（Pentium）P6系列处理器奔腾II奔腾IIIIntelPentium4处理器IntelPentium4处理器是最新的IA-32处理器，并是第一个基于IntelNetBurs

2、t微结构的处理器。2.2IA-32PROCESSOR的功能结构8086（8088）CPU从功能上来说分成两大部分：总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）和执行单元EU（ExecutionUnit）。BIU负责8086CPU与存储器之间的信息传送。EU部分负责指令的执行。80386由6个能并行操作的功能部件组成，即总线接口部件、代码预取部件、指令译码部件、存储器管理部件、指令执行与控制部件。这些部件按流水线结构设计，指令的预取、译码、执行等步骤由各自的处理部件并行处理。这样，可同时处理多条指令，提高微处理器的处理速度。80486是功能上的

3、另一次飞跃，它把386微处理器、X87FPU和片上的Cache集成在一起，从功能上形成了IA-32微处理器结构2.3IA-32结构微处理器的指令系统的发展IA-32结构微处理器的指令主要由两部分组成：即8086的微处理器指令和X87FPU的协处理器指令。IA-32结构微处理器指令系统在以下几个方面有重大发展。1．奔腾MMX引入的指令2．SSE指令3．SSE2指令2.4IA-32结构微处理器的性能发展2.4.1IA-32的流水线结构简介1．流水线与并行执行技术为了提高计算机访问存储器和执行指令的速度，可以使一些需要计算机处理的多项操作在时间上重叠进行，甚

4、至设计出多个功能相同或相近的部件同时对其进行处理，这种技术就是流水线与并行执行技术。2．推测执行技术推测执行技术（或称为预测执行技术）主要是为了充分发挥流水线与并行执行技术和后面将要介绍的超顺序执行技术而采取的一种先进的微处理器执行技术。3．超顺序执行技术超顺序执行技术是一种新型的计算机执行技术，这种技术突破传统的计算机顺序执行过程，尽计算机各部件所能，最大限度地利用计算机中各物理与逻辑资源，以最快地执行指令。2.4.2Cache将主存储器中急需执行或处理的很小一部分代码或数据调入Cache中，然后，微处理器直接与这种高速的Cache进行指令调入和数据

5、交换，这样，就比访问主存储器快得多，基本能够实现与微处理器的同步。当微处理器要从主存储器中读取指令或数据时，首先检查要访问的内容是否在Cache中，若在，则从Cache中读；只有在Cache中不包含要访问的内容时，才访问主存储器，同时更新Cache中的内容。在微处理器执行程序的过程中，任何时候微处理器所访问的只是存储器的一小部分或区域固定的存储器片断，Cache若将该区间中的内容调入，使微处理器直接访问Cache，而不直接访问主存储器，则可快速获得这部分的内容，再加上Cache中内容的填入可与微处理器的运行同时进行。因此，Cache的作用是显而易见的。

6、典型情况下，微处理器所需指令和数据在Cache中的概率高达95％以上。2.5IA-32结构微处理器的执行环境2.5.1操作模式IA-32结构支持三种操作模式：保护模式、实地址模式和系统管理模式。操作模式确定哪些指令和结构特性是可以访问的。2.5.2基本执行环境概要地址空间。在IA-32处理器上运行的任一任务或程序能寻址多至4G（232）字节的线性地址空间（80386以上的处理器，8086只有20条地址线，只能寻址1M字节）和多至64G（236）字节的物理存储器（奔腾pro以上的处理器）。基本程序执行寄存器。八个通用寄存器、六个段寄存器、标志寄存器E

7、FLAGS和EIP（指令指针）寄存器组成了执行通用指令的基本执行环境。这些指令执行字节、字和双字整型数的基本整数算术运算，处理程序流程控制，在位和字节串上操作并寻址存储器（这些就是8086处理器的操作）。X87FPU寄存器。八个80位的X87FPU数据寄存器，X87FPU控制寄存器、状态寄存器、X87FPU指令指针寄存器、X87FPU操作数（数据）指针寄存器、X87FPU标记寄存器和X87FPU操作码寄存器，提供执行环境以操作单精度、双精度和双扩展精度浮点数，字、双字和四字整数以及二进制编码的十进制（BCD）值。MMX寄存器。八个MMX寄存器支持在

8、64位包装的字节、字和双字整数上执行单指令多数据（SIMD）操作。XMM寄存器。八个XMM数