微型计算机系统与接口教学课件 6第6章浮点部件.ppt

《微型计算机系统与接口教学课件 6第6章浮点部件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章浮点部件1Pentium微处理器把浮点部件与整数部件、分段部件、分页部件等都集成到同一芯片之内，而且执行的是流水线操作方式。把整个浮点部件设计成每个时钟周期都能够进行一次浮点操作，每个时钟周期可以接受两条浮点指令，但是其中的一条浮点指令必须是交换类的指令。对程序设计人员来说，可以把Pentium微处理器芯片内的浮点部件FPU（FloatingPointUnit）看成是一组辅助寄存器，是数据类型的扩展；还可以把浮点部件的指令系统看成是Pentium微处理器指令系统的一个子集。本章将要说明的是Pentium微处理器片内的浮点部件结构、数值寄存器、

2、浮点流水线操作以及数据类型等。26．1浮点部件体系结构6．1．1数值寄存器Pentium微处理器浮点部件的数值寄存器是由8个80位的数值寄存器、三个16位的寄存器以及五个错误指针寄存器构成。其中，这八个80位的能各自独立进行寻址的数值寄存器，又可用来构成一个寄存器堆栈。而三个16位的寄存器分别称之为浮点部件FPU的状态字寄存器、浮点部件控制字寄存器和标记字寄存器。31.寄存器堆栈如上所述，Pentium微处理器片内浮点部件的八个80位的各自寻址的数值寄存器可以构成一个80位宽的寄存器堆栈，如图6.1所示。由于构成寄存器堆栈的每个数值寄存器都是80位宽

3、。这8个80位的数据寄存器的容量相当于20个32位寄存器的容量。而且每一个寄存器还可以进一步细分为几个字段，以便与浮点部件中的扩展精度数据形式相对应。数值指令在对数据寄存器进行寻址时，是以堆栈栈顶的那个寄存器为基准实施操作的。任何时候堆栈栈顶那个寄存器都是由浮点部件的状态字寄存器中TOP(堆栈栈顶)字段指示的。在进行压栈操作时，栈顶值减1，同时将一个值装到新的栈顶寄存器。若从当前栈顶寄存器取出一个值(即将一个数上托出栈)，栈顶TOP的值则增1。浮点部件中的这个寄存器堆栈与存储器中的堆栈类似，都是朝着地址值较低的寄存器向下增长。4浮点部件寄存器组047

4、06463787910标志字段150R7R6R5R4R3R2R1R0符号有效数位指数控制字寄存器状态字寄存器标记字寄存器指令指针数据指针（a）浮点部件的数值寄存器（b）控制、状态、标记字寄存器（c）指令指针、数据指针寄存器5图6.2中展示出了浮点部件的状态字寄存器结构，此状态字中各字段所标记的内容反映了浮点部件的整体状态。借助于Pentium微处理器CPU中的整数部件，还可以对浮点部件的状态实施检查。Pentium微处理器片内浮点部件状态字寄存器内容反映的是浮点部件的全部状态和环境。根据其作用状态字又可以进一步细分成两个字段：一个是异常事故标志字段，

5、另一个则是状态位字段。首先用一条存放在存储器中的浮点操作指令检查状态字，然后再使用Pentium微处理器指令代码再检查各位状态。图中展示出了状态字各字段名字和功能。6图6.2浮点部件的状态字条件码栈顶指针浮点部件正忙无效操作事故非规格式化操作数除数为零溢出标志下溢事故精度事故堆栈故障异常概括出错状态IEDEZEOEUEPESFESC0C1C2C3BTOP012345678910111314157下面就来逐一介绍浮点部件状态字各字段意义。（1）位15[B]这是1位字段，是浮点部件忙标志位，表示浮点部件目前正在执行指令还是空闲状态。具体说来，位15反映的

6、是位7(ES概括出错状态)的内容。（2）位13～11[TOP]这是一个三位字段，是栈顶指针位。表示八个寄存器组成的堆栈中的哪一个是当前栈顶。若TOP值＝000表示寄存器0为当前栈顶若TOP值＝001表示寄存器1为当前栈顶若TOP值＝010表示寄存器2为当前栈顶...若TOP值＝111表示寄存器7为当前栈顶8（3）位14、位10～8[C3C2C1C0]这是一个4位的字段，是4位数值条件码位，与Pentium微处理器的标志寄存器EFLAGS中的标志类似。用这4位得到有关当前栈顶的辅助信息，根据这些信息产生某些条件转移。（4）位7[ES]是1位字段。是概括

7、出错状态位。当任何一个非屏蔽的异常事故状态位，即本状态字中的位5～位0被置成1时，就把位7[ES]位也置成1，否则，就将其置成0。而每当将出错状态位置成1时，就随之发出FERR#浮点出错信号。（5）位6[SF]是堆栈故障异常标志位，也是1位字段。用它来区别是由于堆栈上溢而出现的无效操作还是由于堆栈下溢而出现的无效操作。当堆栈标志位6被置成1，位9（C1＝1）表示上溢、位9（C1＝0）表示下溢。（6）位5[PE]是1位字段，表示精度异常事故标志位。如果计算结果必须圆整，则将位5[PE]位置成1，因此可用浮点格式表示它们精确值。9（7）位4[UE]是1位

8、字段，是下溢事故标志位。当计算结果按指定的浮点格式存储时，由于其数值太小而不能给以正确表示时，就将位4[UE