《微处理器内部结构》PPT课件.ppt

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1、第2章微处理器内部结构2.1微处理器功能结构2.2IA-32微处理器寄存器本章内容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2.1微处理器功能结构“功能”结构观察角度程序员和使用者目的掌握一个CPU的工作性能和使用方法注意差别≠（CPU的物理结构和实际布局）2.1.1

2、微处理器基本结构（8位为例）算术逻辑单元ALU累加器标志寄存器可编程寄存器Programmable通用寄存器专用寄存器指令处理单元CPU控制器指令执行过程读取指令↓指令译码↓执行指令2.1.28086/8088的功能结构8086/8088CPU的结构框图执行指令取指令、读操作数、写结果指令流数据流8088/8086的内部结构EU控制器ALU暂存器标志寄存器8位队列总线总线控制逻辑ALU数据总线16位(内部总线)地址加法器20位地址总线8(8088)/16(8086)位数据总线执行部件EU总线接口部件BIU12

3、3456指令队列通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISICSDSSSES80888086IP暂存器8086/8088三总线8086的功能结构运算取数CPU执行指令的过程过程1.取指（fetch）2.译码（decoding)3.计算有效地址（EA：EffectiveAddress）4.取操作数5.执行指令6.存储运算结果关键寄存器地址寄存器AR(AddressRegister)数据寄存器DR(DataRegister)指令寄存器IR(InstructionRegister)指令

4、译码器ID(InstructionDecoder)指令预取手段：指令队列(Queue)作用BIU顺序预取后续指令指令队列实现流水线（InstructionPipeline）操作取指（属BIU）并行于指令译码和执行（属EU）预取条件指令队列中有1个/2个（8088/8086）以上的字节空间，且EU未申请读写存储器总线周期：CPU访问一次存储器或I/O接口所需的时间例如：若要求机器把两个数7和10相加预先，把一条条指令写入存储器中在执行时，机器把这些指令一条条地取出来，加以翻译和执行指令机器码MOVAL，7B0

5、7ADDAL，10040AHLTF4例：程序指令的执行过程第一条指令的取指过程0000000000000000101100000000011100000100000010101111010010110000OI2ALUI1ALBLPLAIDIR10110000DBAB+1……EABCARD读FDR0001020304GPC取第一条指令的操作示意图+100001011000010110000PC的内容(00H)送AR(AddressRegister)PC+1PC(01H)00H经AB送至存储器，经地址译码

6、器选中00H单元。CPU给出读命令。(00H)=B0H读至DB(DataBus)10110000B0H送至DR(DataRegister)DR把B0H送IR经ID译码发出对应操作取指令第二字节的过程如下图所示。0000000110110000000001110000010000001010111101000100000111OI2ALUI1AL00000111BLPLAIDIR00000111DBAB+1……EABCARD读FDRGPC1000000001取立即数的操作示意图+10100000111PC的内

7、容01H送ARPC+1PC(02H)01H经AB送至存储器，经地址译码选中01H单元。CPU发出读命令。(01H)=07H读至DB0000011107H送DRAL0000011107H由DR通过内部DB送至AL。2.1.3IA-32的功能结构英特尔32位结构：IA-32（IntelArchitecture-32）80X86系列微处理器标准IA-32微处理器：80386，80486，Pentium系列80386的功能结构6个功能部件可以并行工作，进行流水线处理EU(ExecutionUnit)BIU(BusI

8、nterfaceUnit)AU(AddressUnit)IU(InstructionUnit)Pentium的功能结构2.2.1IA-32的整数寄存器1.通用寄存器2.指令指针4.标志寄存器结合2.3微处理器存储器组织讲解3.段寄存器5.其他寄存器8088/8086的全部寄存器控制寄存器8位寄存器IPFLAGCSDSSSES代码段寄存器数据段寄存器堆栈段寄存器附加段寄存器AHALBHBLCHCLDH