《高性能微处理器》PPT课件.ppt

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1、第12章高性能微处理器12.180286微处理器12.280386微处理器12.380486微处理器12.4Pentium处理器12.180286微处理器80286主要由总线部件(BU)、指令部件(IU)、执行部件(EU)和地址部件(AU)四个独立的处理部件构成一个有机的整体，并加强它们之间的并行操作程序，有效地加快处理速度。12.1.180286的内部结构分析(1)BU是微处理器与系统之间的一个高速接口，负责管理、控制总线操作。它有效地管理、控制80286与存储器、外部设备的联系。以最高的速率传送数据和预取指令的操作，实现

2、零等待状态，完成对外的读/写。(2)IU负责从存储区域中取出指令，送入预取指令队列。该队列是预取器和指令译码器之间的一个缓冲。指令译码器将指令从队列中取出、译码后送入已译码指令队列，并作好供EU执行的准备。IU连续译码，与此同时，EU执行的总是事先由IU译好的指令。这样译码和执行并行操作，改善了流水线功能，从而大大提高了80286的工作速度。(3)EU负责执行已译码的指令，按照所需步骤完成微处理器的算术、逻辑运算以及其他数据加工等操作。(4)AU由偏移量加法器、段界限值检查器、段基地址寄存器、段长度寄存器和物理地址加法器等部

3、件构成，完成执行指令过程中的有关寻址操作。它实施存储器管理及保护功能，计算出操作数据的物理地址，同时检查保护权。在保护方式下，AU提供完全的存储管理、保护和虚拟存储等支持。AU内部有一个高速缓冲寄存器，该寄存器保存着段的基地段、段长界限和当前正在执行的任务所用的全部虚拟存储段的访问权。12.1.280286的寄存器80286的寄存器组与8086基本相同。同样有8个16位数据寄存器AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI。80286的4个段寄存器CS，DS，ES，SS各包括16位段选择器和与之相对应的48位段高速缓冲器（

4、8位存取权域、24位基地址域和16位界限域），共64位，用于逻辑地址到物理地址的转换。80286的标志寄存器增设了两个标志位段寄存器字段。其中，IOPL字段为特权标志，用来定义当前任务的特权层，即优先权（有0～3四级）；NT位为任务嵌套标志，NT＝1，表示当前执行的任务嵌套于另一任务中，否则NT＝0。80286新设了16位的机器状态字（MSW），只使用其中的低4位。80286还增设了4个系统表寄存器：全局描述符表寄存器GDTR、局部描述符表寄存器LDTR、中断描述符表寄存器IDTR、任务状态表寄存器TR。这4个系统表寄存器只

5、在保护方式下使用。80286的保护方式在存储器中设置了三种类型的描述符表：全局描述符表（GDT，GlobalDescriptorTable）、局部描述符表（LDT，LocalDescriptorTable）和中断描述符表（IDT，InterruptDescriptorTable）。与8086比较，80286芯片引脚功能最大的差别是不采用地址、数据线复用方式，因此有68条引脚，封装成四面都有引脚的正方形管壳方式。12.1.380286的存储器组织80286是在芯片内部最早实现存储管理和保护的微处理器。80286有实地址管理方式

6、和保护虚拟地址管理方式。保护虚拟地址管理方式可对多任务操作提供可靠的支持。80286在加电或复位时自动进入实地址方式。可以通过使用指令LMSW和SMSW置机器状态字MSW中的PE位，使CPU进行实地址方式（PE＝0）和保护虚拟地址方式（PE＝1）的切换。新增寻址寄存器保护模式下的存储器寻址段描述符实例12.280386微处理器如果说，微处理器从8位到16位主要是总线的加宽，那么，从16位到32位，则是从体系结构设计上的概念性的革新。32位微处理器的问世是微处理器发展史的又一里程碑。32微处理器普遍采用流水线技术、指令重叠技术

7、、虚拟存储技术、片内存储管理技术、存储器分段、分页保护技术。这些技术的应用，使32位微机可以更有效地处理数据、文字、图像、图形、语音等各种信息，为实现多用户、多任务操作系统提供了有力的支持。12.2.180386的内部结构80386采用流水工作方式，其内部结构按功能划分由六大部件组成：总线接口部件(BIU)、指令预取部件(IPU)、指令译码部件(IDU)、指令执行部件(EU)、分段部件(SU)和分页部件(PU)。寄存器结构12.2.380386的工作方式80386有高性能的存储管理部件MMU，有力地支持了三种工作方式：实地址

8、方式、虚拟地址方式和虚拟8086方式。(1)实地址方式：80386在加电或复位初始化时进入实地址方式，这是一种为建立保护方式作准备的方式。它与8086，80286相同，由16位段选择字左移4位与16位偏移地址相加，得到20位物理地址，可寻址1MB存储空间。这时，段的基地址是在4GB物理存储