《现代微机结构》PPT课件

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1、第四节Intel80486处理器①增加了数据的猝发传送方式;②指令预取队列长度,由16字节增加到32字节;③片内集成了8K的Cache,并支持片外Cache;④片内集成了浮点协处理器FPU;⑤支持数据位的奇偶校验;⑥指令流水线方式—80486的主要改进:一、80486的内部结构(一)功能模块在80386基础上,增加:8KCache浮点协处理器FPU如下图所示:EUSUBIUIPU(指令预取部件)IDUPUTLB隐Cache8KCache物理地址FPU指令流线性地址64位总线内部64位总线连接EU和FPU;可以禁止

2、分页,所以SU输出可直接送到Cache;SU和PU首先寻址Cache,不命中才寻址内存。(二)内部寄存器通用寄存器/段寄存器/指令指针与80386相同。1、FR标志位寄存器:新增标志位AC对齐标志对齐的含义:16位的字,从偶地址开始存放(起始地址最低位为0,能被2整除);对32位的字,存放的起始地址能被4整除,且最低2位为0依此类推,双字(64位)存放的起始地址能被8整除(低3位为0)等。以上情况都称为对齐的。数据按对齐的方式存放,对数据的存取速度更快。—为什么CR3、页目录和页表都只给出20位的地址作为基地址？

3、从对齐的角度,一个4K的页面是对齐的,低12位为0,只需要给出高20位地址,实际访问时,低12位补0。AC=0不作对齐检查1进行对齐检查仅在特权级3未对齐时产生异常中断2、CR0~CR3控制寄存器①CR0PGCDNW....AMWP....NEETTSEMMPPE新增控制位CD1读未命中,禁止填充Cache(即从内存中读取的数据不写入Cache)0读未命中,允许填充CacheNW1不允许直写(写命中Cache,不写入内存)0允许直写CacheAM1允许AC对齐标志0禁止AC对齐标志(便于与80386兼容)WP1

4、任何特权级的任务,对页面都只能读0按描述子/页目录/页表的规定实施读写保护NE1如果浮点部件出现异常,则产生异常中断INT160且输入引脚IGNEE有效,忽略浮点部件出错②CR3在80386基础上增加了两位:页目录基地址00...00PCDPWT000311243210PCD1禁止页目录项的内容进入Cache(禁止填充Cache)0允许页目录项的内容进入CachePWT1片外Cache采用直写方式0片外Cache采用回写方式(注:80486片内的Cache只有直写方式)二、80486片内Cache80486片内集成

5、8K的高速缓存。(一)结构8K的高速缓存采用四组关联式结构,将整个8K分成四路,每一路分成128组,每组分成四行,每行四个字节。每一行设置了一个有效位V,用于指示该行是否有效(V＝1时该行有效,V=0时该行无效)。为了便于使用LRU算法,对每四行,设置了三个标志位B0、B1、B2,用来指示这四行最近被访问的情况。如下图所示:B0B1B20路3路2路1路0组1组..................0行3行2行1行4个字节VVVV—每四行附加的标志位B0、B1、B2指示这四行最近被访问的情况,按以下方式进行设置:最近被

6、访问的是0行或1行,则1→B02行或3行,则0→B00行1→B11行0→B12行1→B23行0→B2(二)高速缓存工作过程控制1.四种工作方式CR0中CD和NW两个控制位,其四种组合构成了Cache的四种工作方式(注80486中的Cache,在“写不命中时,只写内存,不写Cache”):CDNWCache正常工作方式(允许Cache填充、直写和“使无效“功能)无效(如果将该状态装入CR0,将产生异常中断)禁止Cache填充,但允许直写和“使无效”功能禁止Cache填充,也禁止直写和“使无效”功能00011011功能说明:

7、CD和NW=10禁止Cache填充,则在“读未命中时”只访问主存;不允许将从主存读取的数据和对应的地址写入Cache;CPUCache主存读不命中数据传送在“写不命中时”只写主存不写Cache。只允许直写,仅在“写命中”时,既写入Cache,又要写入内存CPUCache主存写不命中数据传送因此,CD和NW=10时,可以用软件方式对某些主存单元的高速缓存行进行控制。比如,为防止Cache内容过时的方法之一,就是“不可高速用存储器”,禁止共享区的内存单元内容进入Cache。CD和NW=11时:该主要用于程序测试。

8、预先将某些测试所需要的数据装入Cache,然后将CD和NW设置为11,断开Cache与主存的联系。测试开始后,程序只访问预先装入Cache的数据,不会有启动总线周期访问内存,也不会出现“不命中”。高速缓存的几种功能均被禁止,即“读不命中”时,只读主存而不写入Cache;“写不命中”时,只写主存而不写入Cache,且不