南邮微机原理课件第2章.ppt

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1、第2章80X86微处理器教材:第2章80X86微处理器1.位和字节位（bit）是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的是取值只能为0或1的一个二进制数值位。位作为单位时记作b字节（byte）由8个位二进制位组成，通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时记作BK是kelo的缩写，1K=1024=210；M是mega的缩写，1M=1024K=220；G是Giga的缩写，1G=1024M=230；T是tera的缩写，1T=1024G=240。微型计算机的常用术语100001012.字长(数据宽度)字

2、长是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理器的字长有4位、8位、16位、32位和64位等等。微型计算机的常用术语3.寻址能力指CPU能直接存取数据的内存地址的范围，它由CPU的地址总线的数目决定。4.主频主频也叫时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是MHz。微型计算机的常用术语5.MIPSMIPS是MillionsofInstructionPerSecond的缩写，用来表示微处理器的性能--

3、--运算速度，每秒钟能执行多少百万条指令.6.微处理器的集成度指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。最早Intel4004的集成度为2250个晶体管，PentiumIII的集成度已经达到750万个晶体管以上，集成度提高了3000多倍。型号发布年分字长(位)晶体管(万个)数据总线宽度外部总线宽度主频寻址空间高速缓存80861978162.916164.771M无80881979162.91684.771M无28619821613.416166~2016M无38619863227.5323212~334G有

4、486198932120323225~1004G8K奔腾199332310646460~1664G8K奔腾Pro1995325506464150~20064G8K256K奔21997327506464233~33364G32K512KItanium2000642.2亿64641G以上64G6M集成三级酷睿22006642.91亿64643.60G64G6M集成三级80X86CPU介绍微处理器的基本功能模块:总线接口单元BIU（寄存器组）执行单元EU（运算器和控制器、寄存器组）微处理器内部结构存储管理(

5、分段和分页部件)指令和数据流水线指令和数据CACHE指令预取浮点处理分支预测并行计算……微处理器的功能扩展模块:Pentium采用了多项先进技术：CISC和RISC相结合的技术超标量流水线技术分支预测技术RISC和CISC：RISC（ReducedInstructionSetComputer），精简指令系统的计算机提供数目较少、格式与功能简单、运行高效的指令追求的是计算机控制器实现简单，运行高速，更容易在单块超大规模集成电路的芯片内制做出来CISC（ComplexInstructionSetCompu

6、ter），复杂指令系统的计算机相对于RISC一词而提出来的一种说法特点：指令条数多，格式多样，寻址方式复杂，每条指令的功能强。汇编程序设计容易些，但计算机控制器的实现困难多，很多指令被使用的机会并不多超标量流水线：标量指单个量，一般的流水计算机因只有一条指令流水线，所以称为标量流水计算机，所谓超标量是指其具有两条以上的指令流水线.Pentium有U、V两条整型流水线，一条浮点流水线。流水线：是一种使多条指令重叠操作的技术,是当代微处理器设计中的关键技术之一。把一条指令分解成若干个步骤来完成，在流水线上

7、称为级，每级都在一个时钟周期内完成各自的操作。这样每个时钟周期都可以启动一条指令，m级的流水线上就会有m条指令在同时执行。流水线的性能比非流水线作业几乎提高了m倍。分支预测：所谓分支预测是指当遇到转移指令、CALL调用指令、RET返回指令、INTn中断指令等跳转指令时，指令预取单元能够较准确地判定是否转移取指。2.132位微处理器内部结构预取缓冲存储器指令译码256控制ROM控制部件地址生成(U流水线)地址生成(V流水线)整数寄存器组ALU(U流水线)ALU(V流水线)筒型移位器8KB数据Cache浮

8、点部件控制寄存器组加法器除法器乘法器80808KB代码Cache分支目标缓冲器预取地址指令指针转移校验和目标地址分页部件323232323232总线部件6464位读总线64位数据总线32位地址总线控制TLBTLB32位地址总线基本结构寄存器：486内部寄存器分为4类:基本结构寄存器浮点寄存器系统级寄存器调试测试寄存器应用程序只能访问基本结构寄存器和浮点寄存器。(我们只介绍基本结构寄存器)AHAXALBHBXBLCHCXCLDHDXDLSPBPDISIIP