微机原理及应用试题.ppt

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1、四.CPU的操作和时序1.指令周期，机器周期与时钟周期的基本概念*在微机领域中，称“机器周期”为“总线周期”—BIU完成一次访问存储器操作所需要的时间。机器周期机器周期机器周期指令周期M1(MachineCycle)(取指）M2(读存储器)M3(写存储器)时钟周期(T状态)最小模式下的总线读操作①高为读内存低为读I/O地址输出状态输出地址输出数据输入④BHE③②⑤⑥⑦⑨⑩11输出DT/RDENALERDAD15～AD0A19/S6～A16/S3BHE/S7M/IOCLKT1T2T3Tw(1+n)T4⑧最小模式下的总

2、线写周期操作AD15～AD0T1T2T3TwT4CLKM/IOA19/S6～A16/S3BHE/S7ALEWRDT/RDEN高为写内存低为写I/O地址输出状态输出地址输出数据输出④BHE⑩⑤⑨③⑧②②①⑥⑦输出2.3高档微处理器2.3.180386微处理器2.3.2Pentium微处理器返回2.3.180386微处理器主要特点内部结构内部寄存器三种工作方式8086的存储器管理80386微处理器的主要特点采用全32位结构，其内部寄存器、ALU和操作是32位，数据线和地址线均为32位提供32位外部总线接口，最大数据传输

3、率为32MB/s，具有自动切换数据总线宽度的功能具有片内集成的存储器管理部件MMU，可支持虚拟存储和特权保护，虚拟存储器空间可达64太字节（TB）具有实地址方式、保护方式和虚拟8086方式3种工作方式采用了比8086更先进的流水线结构，使其能高效、并行地完成取指、译码、执行和存储管理功能(指令队列16字节长）返回系统总线分段部件SU分页部件PU执行部件EU预取部件IPU译码部件IDU总线部件BIU线性地址译码指令数据（操作和结果）有效地址物理地址32位指令字节指令80386功能结构简图有效地址总线有效地址总线移位地

4、址加法器乘/除寄存器栈状态标志ALU控制保护检测部件控制控制ROM译码和定序位移总线指令和译码两个译码指令队列指令预译码内部控制总线分段部件输入加法器描述符寄存器界限和属性PLA分页部件加法器页面超高速缓存器控制和特性PLA预取器界限检测器指令预取16字节指令队列指令流线性地址总线请求特权地址驱动器流水线I/O总线宽度控制多路收发器取代码取页数物理地址总线控制总线控制HOLD,INTR,NMI,ERRORBUSY,HLDA,RESETBE0～BE3A2～A3M/IO,D/C,W/R,LOCK,ADS,NA,BSIG

5、,READYD0～D33232323234ALU总线323280386的内部结构图返回８０３８６的工作方式实地址方式保护虚拟地址方式虚拟8086方式实地址方式系统启动后，80386自动进入实地址方式。寻址方式、存储器管理、中断处理与8086一样。操作数默认长度为16位，但允许访问32位寄存器（在指令前加前缀）。不用虚拟地址，最大地址范围仍限于1MB，只采用分段方式，每段最大64KB。存储器中保留两个固定的区域，一个是初始化程序区FFFFFH-FFFF0H，另一个为中断向量表003FFH-00000H。80386的4

6、特权级，在实地址方式下，程序在最高级0级上执行，80386指令集除了少数指令外，绝大多数指令在实地址方式下都有效。虚拟存储保护虚拟地址方式所谓保护是在执行多任务操作时，对不同任务使用的虚拟存储器空间进行完全的隔离，保护每个任务顺利执行。保护方式是80386最常用的方式，系统启动后先进入实地址方式，完成系统初始化后立即转到保护方式。这种方式提供了多任务环境下的各种复杂功能以及对复杂存储器组织的管理机制。只有在保护方式下，80386才能发挥其强大的功能。保护虚拟地址方式特点存储器采用虚拟地址空间、线性地址空间和物理地址

7、空间三种方式来描述。在保护方式下，80386寻址机构不同于8086，与80286类似，是通过描述符的数据结构来实现对内存访问的。强大的寻址空间。在保护方式下，80386可以寻址的空间大致64TB（246）。这个空间就是所谓的虚拟地址空间。使用80386的4级保护功能，可实现程序与程序、用户与用户、用户与操作系统之间的隔离和保护，为多任务操作系统提供优化支持。在保护方式下，80386既可以进行16位运算，又可进行32位运算。无论是16位，还是32位的运算，只要在保护方式下，它就能启动其分页单元，以支持虚拟内存。虚拟8

8、086方式所谓虚拟8086模式是指一个多任务的环境（Multitasking），即模拟多个8086的工作方式。在这个模式之下，80386被模拟成多个8086微处理器并行工作。虚拟8086模式允许80386将内存划分成若干部分，每个部分由操作系统分配给不同的应用程序，而应用程序、数据以及内存管理程序等部分则存放在所分配的内存中。因此操作系统可根据时间上的平均分