n计算机硬件技术基础第2章

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1、上课公用信息邮箱：上面有讲课PPTEmail:tju101@163.comPassword:tju101tju101第2章微处理器2.1节微处理器的基本知识一、微处理器的发展历程（书上P26）1.Intel公司的CPU是主流。2.字长：4位、8位、16位、32位和64位二、微处理器的组成1.控制器①指令寄存器②指令译玛器③时序和逻辑控制单元主要功能就是取出指令，分析执行，并对个主要部件进行运行控制。注：程序计数器PC是记录了当前执行位置小部件。2.运算器(ArithmeticLogicUnit)用于算术逻辑

2、运算。算术运算用于处理数字，逻辑运算用于处理字符。3.寄存器：主要用于临时存放程序运行的各种中间数据。分为两大类。①第一类用户不可以访问的寄存器称为内部专用寄存器。对用户透明的。例如：指令寄存器，专门用于存放取出的指令。它在内部工作，用户不可干预。②第二类是用户可以访问寄存器主要是通过编程来使用这些寄存器，又称为可编程寄存器。以Intel的8086CPU为例这些可编程寄存器还可以分为三大组。a.通用寄存器组。可以存放任何类型的临时数据。其中部分寄存器在乘除运算充当关键角色。b.地址寄存器除了可以存放临时数据

3、，其中部分寄存器可以存放地址用于指令的寻址操作。c.标志寄存器（FlagRegister)用于保存程序的各种运行状态。（例：溢出）又称为ProgramStatusWord，状态寄存器。注：8086CPU一共有14个用户可访问的寄存器。三、8086CPU的内部结构1.从功能上分为两个部件。①执行单元（ExecutingUnit)主要指令的分析，运算执行。②总线接口单元(BusInterfaceUnit)主要负责与外部进行数据交换。详见：P29图2.18086CPU内部结构框图四、微处理器的工作模式8086/8

4、088的硬件工作模式这是指硬件工作模式。由引脚跳线决定。①最小模式：单CPU模式②最大模式：多CPU模式。注：多CPU模式主要是用来增加协处理器2.8086及以上的软件工作模式①8086只有实模式②80286有实模式和保护模式两种③80386有实模式、保护模式和虚拟86三种注：引进不同模式主要是CPU构造特别是地址线引脚数量的变化。模式用软件切换。补充：8086与8088区别①外部数据总线宽度。a.808616位数据总线宽：D15–D0b.80888位数据总线宽：D7–D0②总线接口单元BIU中指令队列长度

5、不同。a.80866字节b.80884字节五、微处理器的指令系统1.定义指令就是指控制计算机执行某种操作的命令，也称为机器指令。我们将一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。2.指令助记符。①.最早的指令用二进制代码来表示。②.后来用简单的英文缩写来表示。注：两者之间的关系，类似于Internet的IP地址和域名关系。3.指令操作码和操作数指令有一个操作码和若干个操作数组成。例如：ADDAX,1234H①.操作码表示完成的动作功能。用助记符表示。这里ADD表示做加法。②.操作数表示动作的对

6、象。这里有两个(a)源操作数：1234H只提供参与运算的数据来源(b)目的操作数：AX目的操作数除了参与运算以外，还负责保存运算结果。AX+1234AX（目的操作数）4.指令的分类（详细见书上P31-P35①数据传送指令②算术运算指令③逻辑运算和移位指令④字符串操作指令⑤控制转移指令⑥处理器控制指令六、微处理器的转接口(Socket)1.Socket370奔腾３(P3)2.Socket478奔腾４(P4)3.LGA775（SocketT）P4，P4EE，CeleronD4.LGA1156（SocketH）

7、Core，Core22.2节微处理器技术一、流水线技术１.指令流水线（InstructionsPipeline）将指令的执行过程分为可独立执行的多个子过程，各个子过程都可以在一个专门的操作部件上完成，各个部件可以同时工作。（并行概念）２.指令流水线结构图（P41图2.13)①早期的CPU指令的顺序执行②重叠进行的取指令和执行操作二、动态执行技术指提高并行处理能力的一系列技术总称。１.乱序执行（out-of-orderexecution）是指CPU允许将多条指令不按程序规定的顺序，而是按系统实际情况。分开发送

8、给各相应电路单元处理的技术。它将能提前执行的指令立即发送给相应电路单元执行，在这期间不按规定顺序执行指令，然后重新将各执行单元结果按指令顺序重新排列。（注：这和考试中先做会做的题目极其相似）2.分枝预测和推测执行技术①分支预测（BranchPrediction)指在指令结果出来前预测指令是否产生分支转移。②推测执行(SpeculationExecution)指在分支预测后，进行的推测执行。注：预测执行的本质是避免