《微机应用》PPT课件

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1、第2章微处理器内部结构制作钱晓捷微型计算机原理及应用2006年第2章微处理器内部结构2.1微处理器功能结构2.1.1微处理器基本结构2.1.28086的功能结构2.1.3IA-32的功能结构2.2IA-32微处理器寄存器2.2.1整数寄存器2.2.2浮点及多媒体寄存器2.3微处理器存储器组织2.3.1IA-32工作方式2.3.2实方式的逻辑段2.3.3保护方式的段页管理微处理器基本结构算术逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUnit）运算器，主要是算术运算和逻辑运算累加器（Accumulator）：最常使用的寄存器标志（Flag）寄存器：反映运算结果的辅助信息可编程寄存器通

2、用寄存器：数量较多，具有多种用途专用寄存器：只用于特定目的指令处理单元控制器，执行指令实现其功能指令执行过程：读取指令、指令译码和执行指令透明和抽象示意图微处理器基本结构1.算逻单元累加器结构的微处理器，一个操作数总是由被称为累加器的寄存器提供，而另一个操作数通过暂存器来提供。反映运算结果的辅助信息记录在标志寄存器中。标志寄存器用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。也叫程序状态字。2.寄存器透明的：不可编程；可编程寄存器：有引用名称，分为通用和专用的。3.指令处理单元取指-译码-执行2.1.28086的功能结构1.总线接口单元和执行单元管理8086与系统总线的接口，负责微处理器对存

3、储器和外设进行访问。8086所有对外操作必须通过BIU和这些总线进行。执行单元负责指令译码、数据运算和指令执行。8086指令地址由代码段寄存器CS和指令指针寄存器IP共同提供，再由地址加法器得到20位存储器地址。取指-译码-执行，操作数来自寄存器、指令队列或存储器和外设。2.1.28086的功能结构2.指令预取BIU和EU两个单元相互独立，分别完成各自操作，可以并行操作。指令预取，简单的流水线技术。8086的功能结构总线接口单元指令队列、指令指针（IP）、段寄存器（CS/DS/SS/ES）、地址加法器和总线控制逻辑管理与系统总线的接口，负责对存储器和外设访问执行单元ALU、通用寄存器

4、、标志寄存器和控制电路负责指令译码、数据运算和指令执行指令预取EU单元译码执行指令，同时BIU单元读取后续指令最简单的指令流水线技术示意图2.1.3IA-32的功能结构1.80386的功能结构6个功能部件：总线接口单元，指令预取单元，指令译码单元，执行单元，分段单元，分页单元，并行工作，对指令进行流水线处理。总线接口单元：提供与外部接口，取指令或读写数据指令预取单元：利用总线空闲时间预取指令，送入16个字节的指令预取队列。指令译码单元：从预取队列取出指令，译成微代码，放入指令队列。执行单元：执行指令。存储管理单元：逻辑地址变成线性地址和物理地址，读写数据；进行存储保护。80386的功

5、能结构总线接口单元指令预取单元指令译码单元执行单元分段单元分页单元示意图6个功能部件可以并行工作，进行流水线处理2.Pentium的功能结构通过体系结构的革新增强CPU的性能：（1）超标量流水线：2条指令流水线U和V；（2）分离Cache：指令和数据分开的2个8KCache，更好地与Pentium的超标量流水配合，减少指令预取和操作数存取的存储器冲突；（3）动态分支预测：设置分支目标缓存器，存储转移指令的执行情况，并进行动态预测。（4）高性能浮点处理单元：浮点指令的执行高度流水；（5）其它方面：常用指令固化，改进复杂指令微代码算法；（6）增大页面容量，适合图像处理等需要大量数据的应用

6、程序；（7）采用节能技术。Pentium的功能结构超标量流水线分离Cache动态分支预测性能增强的浮点处理单元FPU其它常用指令固化改进复杂指令的微代码算法节能特性电源电压：3.3V示意图2.2.1整数寄存器1.通用寄存器8个32位通用寄存器EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP，ESP8个16位通用寄存器AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP，SP8个8位通用寄存器AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL2.2IA-32微处理器寄存器存取16位寄存器，高16位不受影响存取8位寄存器，16/32位寄存器其他位不受影响示意图通用寄存器的命名EAX：累加器（Acc

7、umulator）用于算逻运算、与外设传送信息；EBX：基址寄存器（Base）存放存储器地址，以方便指向数组中的元素；ECX：计数器（Counter）循环操作等指令中的隐含计数器；EDX：数据寄存器（Data）存放数据，低16位常存放外设端口地址；ESI：源变址寄存器（SourceIndex）EDI：目的变址寄存器（DestinationIndex）指向字符串或数组的源、目的操作数；源操作数目的操作数通用寄存器EBP：基址指针（BasePointer）默认