微型计算机原理3__王忠民著.ppt

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1、西安邮电学院计算机系系统结构教研室2009.8微机原理与汇编语言教材及参考书《微型计算机原理》王忠民王钰王晓婕编著《微型计算机原理》学习与实验指导王钰王劲松刑高峰编著第3章80x86微处理器主要内容:80x86微处理器简介8086/8088微处理器8086/8088的存储器和I/O组织从80286到Pentium系列的技术发展3.180x86微处理器简介80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处理器。从8086开始到目前已进入第五代微处理器：8086（8088）、80286、80386、80486和80586（Pentium、PentiumⅡⅣ）。

2、其主要发展特点是：1.主频从8086的4.77MHz到80586的166MHz，PentiumⅡⅣ更高，可达3GHz。主频是指芯片所使用的主时钟频率，它直接影响计算机的运行速度。2.数据总线从8086的16位到80586的64位。数据总线是计算机中组成各部件间进行数据传送时的公共通道。其位数（宽度）表示CPU的字长，数据总线位数越多，数据交换的速度越快。3.地址总线从8086的20根到80586的32根。地址总线是在对存储器或I／O端口进行访问时，传送由CPU提供的要访问的存储单元或I/O端口的地址信息总线，其宽度决定了处理器能直接访问的主存容量大小。4.高

3、速缓冲存储器Cache的使用，大大减少了CPU读取指令和操作数所需的时间，使CPU的执行速度显著提高。从80386以后增加了高速缓冲存储器Cache。微机系统增加了高速缓冲存储器后，使系统的存储器体系形成三级组织结构，即由高速缓冲存储器Cache、主存和外存组成。如图3.1所示。微处理器CPU内存储器（主存）外存储器（外存）高速缓冲存储器(Cache)图3.1存储器的三级结构80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也发生了较大变化。8086/8088CPU：分段实方式80286CPU：分段实方式、保护方式（可提供虚拟存储管理和多任务管理机制）。80386

4、80586CPU：分段实方式、保护方式、虚拟8086方式（可同时模拟多个8086处理器工作）。虚拟存储管理：为用户提供一个比实际主存空间大得多的程序地址空间，从而可使用户程序的大小不受主存空间的限制。多任务管理：可允许多个用户或一个用户的多个任务同时在机器上运行。3.28086/8088微处理器Intel8086是16位微处理器，有16条数据总线，可以处理8位或16位数据；有20条地址总线，可以直接寻址220＝1M个存储单元和64K个I／O端口。Intel8088是准16位处理器，其指令系统与8086完全兼容，CPU内部结构仍为16位，但外部数据总线是8位。

5、这样设计的目的主要是与原有的8位外围接口芯片兼容。一、8086的结构8086微处理器为了充分使用总线以提高程序的执行速度被设计成为两个独立的功能部件：执行部件和总线接口部件。1.总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)总线接口部件由段寄存器、指令指针、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成。BIU与外部总线连接为执行部件EU完成所有的总线操作，并计算形成20位的内存物理地址。总线接口单元(BIU)123456指令队列缓冲器(8位)内部寄存器IPESSSDSCS∑DB(16位)AB(20位)总线控制电路8086总线DB(16位)地址加法器总线接

6、口部件BIU(BusInterfaceUnit)总线接口部件由段寄存器、指令指针、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成。BIU与外部总线连接为执行部件EU完成所有的总线操作，并计算形成20位的内存物理地址。数据总线(16位)功能：负责完成CPU与存储器（内存或主存）或I/O设备之间的数据传送。任务：①取指令到指令队列缓冲器②从内存或外设端口读取数据③向内存或外设端口发送数据俗称完成“外勤”工作。AHALBHBLCHCLDHDL通用寄存器SPBPSIDI数据寄存器指针和变址寄存器ALU数据总线(16位)暂存寄存器EU控制电路AXBXCXDX标志寄存器执行单

7、元(EU)ALU执行部件EU(ExecutionUnit)执行部件EU由通用寄存器、标志寄存器、运算器(ALU)和EU控制系统等组成。负责全部指令的执行。2)执行部件EU(ExecutionUnit)执行部件EU由通用寄存器、标志寄存器、运算器(ALU)和EU控制系统等组成。功能：EU负责全部指令的执行。任务：①向BIU提供数据和所需要访问的内存或I／O端口的地址，②对通用寄存器、标志寄存器和指令操作数进行管理。AHALBHBLCHCLDHDL通用寄存器SPBPSIDI数据寄存器指针和变址寄存器ALU数据总线(16位)暂存寄存器EU控制电路AXBXCXDX标志

8、寄存器执行单元(EU)总线接口单元(B