接口第2章微处理器与指令系统

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1、第二章微处理器和指令系统2.1Intel系列微处理器概述2.28086/8088微处理器2.3Pentium微处理器2.4Pentium微处理器指令系统2-2.1.18086/8088微处理器2.1.280486微处理器2.1.3Pentium微处理器(80586)2.1.4PentiumPro微处理器2.1.5PentiumⅡ微处理器2.1.6PentiumⅢ微处理器2.1.7Pentium4微处理器2.1Intel系列微处理器概述2-2.1.18086/8088微处理器8086是1978年推出的全16位微处理器,8088是1978年推出的

2、准16位微处理器。二者除外数据总线位数（8086为16位，8088为8位）及与此相关的部分逻辑稍有差别外,内部结构和基本性能相同,指令系统完全兼容。在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念：指令流水线存储器分段这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。2-2.1.280486微处理器1.内部寄存器的容量都扩充到了32位或以上，具有全32位数据处理能力，并可进行64位的数据运算。2.片内

3、存储管理部件可实现段页式存储管理,比80286可提供更大的虚拟存储空间和物理存储空间。3.新增了一种保护模式下的工作方式,即虚拟8086方式。4.指令流水线增加到了6级。5.提供了32位外部总线接口，最大数据传输速率显著提高。80486是继80386之后推出的第二代32位高性能微处理器,它以提高性能和面向多处理器系统为主要目标。80486继承了80386的各种优点，表现在以下几方面：2-2.1.280486微处理器1.片内集成了一个浮点运算单元FPU。2.内含一个8KB的数据与指令合用的Cache。3.采用RISC技术。使芯片内的不规则控制部

4、分减少，同时常用基本指令采用硬件逻辑控制执行，使基本指令可以用一个时钟周期完成。4.采用一种突发总线（BurstBus）的技术。使取得一个地址后，与该地址相关的一组数据可以连续输入/输出,有效地解决了微处理器同内存储器之间的数据交换问题。5.面向多处理器结构，增加了支持多机操作的指令。除以上80386、80486共有的特点之外，80486也采用了许多新技术：2-2.1.3Pentium微处理器（80586）1.采用超标量体系结构。2.内置的浮点运算部件采用超流水线技术。3.增加了分支指令预测。4.内置了指令和数据两个独立的超高速缓存器，避免了

5、预取指令和数据可能发生的冲突。Pentium是一种高性能的32位微处理器。其对80486作了下列重大改进：2-5.采用64位外部数据总线。6.引入了大型机中采用的内部错误检测、功能冗余检验和错误报告等自诊断功能。7.进行了更多的可测性设计。8.提供了独特的性能监察功能，以利于软、硬件产品的优化和升级。9.提供了灵活的存储器页面管理。2.1.3Pentium微处理器（80586）2-精简指令集技术。二级缓冲结构。乱序执行和预测执行技术。三级超标量和14级超流水线结构。寄存器重命名技术2.1.4PentiumPro微处理器简称P6，中文名为“高能

6、奔腾”。在体系结构中采用了许多新的思想和新的技术：2-2.1.5PentiumⅡ微处理器P6级微处理器的第二代产品，从系统结构角度看，主要采用了以下几种先进技术：采用了由三种创新处理技巧结合的动态执行技术，即：多分支预测、数据流分析和推测执行。双重独立总线技术（DIB,DualIndependentBus）■多媒体增强技术（MMX技术）采用单指令流多数据流SIMD技术新增加了57条功能强大的MMX指令2-2.1.6PentiumⅢ微处理器PentiumⅢ是第三代P6级微处理器产品。与PentiumⅡ相比,有如下改进：前端总线的时钟频率为1

7、00MHz(采用0.18μm新工艺的PentiumⅢ，其前端总线达到133MHz)。将256KB的L2Cache集成到了芯片内。增加了70条流式单指令多数据扩展SSE指令。首次设置了处理器序列号PSN。2-2.1.7Pentium4微处理器1.采用了超级管道技术，使用长达20级的分支预测/恢复管道，而P6只有10级。2.它的简单算术逻辑单元(ALU)采用2倍的处理器核心频率运行。3.动态执行技术中的指令池能容下126条指令。4.内含一个4KB的分支目标缓冲。5.增加了由144条新指令组成的SSE2。它是第一个非P6核心结构的全新32位微处理器

8、，与P6级微处理器相比，主要结构特点如下：2-2.28086/8088微处理器内部结构指令流水线存储器分段8086是全16位微处理器，8088是准16位微处理器。二