奔腾系列微处理器ppt课件.ppt

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1、第3章奔腾系列微处理器掌握Pentium微处理器的原理结构、基本寄存器组中各寄存器的组成和功能、Pentium工作的实模式、保护模式以及虚拟8086模式掌握Pentium微处理器的超标量流水线技术熟悉存储器的保护、浮点运算部件以及与之相配套一起实现浮点运算的浮点寄存器等了解Pentium微处理器的外部引脚了解PentiumProItanium的技术概况教学目的和教学要求重点：Pentium工作的实模式、保护模式以及虚拟8086模式的工作原理Pentium微处理器的超标量流水线技术Pentium微处理器的原理结构难点：Pentium微处理器的只

2、分段、只分页管理Pentium微处理器的既分段又分页管理存储保护中的特权级保护方式本章重点、难点3.1Pentium性能和结构特点3.1.1Pentium性能简介（1）1993年3月Intel公司推出了第五代微处理器PentiumPentium是微处理器本质上的一次创新Pentium采用了0.8μm双极性互补金属氧化半导体（BiCMOS）技术，它属于单芯片超标量流水线微处理器，片内集成了多达310万个晶体管，工作电压+5V，功耗15W。片内时钟频率（微处理器主频）与外片主总线的时钟频率相等，均为60MHz或66MHz两种3.1.1Pentium

3、性能简介（2）1994年3月之后推出的Pentium（P54C）采用了0.6μm的CMOS技术，工作电压降为3.3V，功耗降至4W。主总线时钟频率有50MHz、60MHz以及66MHz等，经倍频后作为Pentium（P54C）内部的时钟频率（主频），表3-1列出了几种Pentium（P54C）的主频与工作电压表3-1几种Pentium的主频与工作电压型号主总线时钟频（MHz）倍数因子主频（MHz）工作电压Pentium－90601.5903.3V或2.9VPentium－100601.51003.3VPentium－1206021203.3VP

4、entium－1336021333.3VPentium－150602.51503.3VPentium－166662.51663.3VPentium－2006632003.3V3.1.1Pentium性能简介（3）Pentium通往外部存储器的数据总线为64位，CPU内部主要寄存器的宽度仍然为32位，那么Pentium、Pentium（P54C）应该是32位微处理器。外部64位数据总线（D63-D0）每次可同时传输8字节的二进制信息，若选用主总线时钟频率66MHz计算，即存储器总线的时钟频率也为66MHz，则Pentium与主存储器交换数据的速率

5、可为528MB/S3.1.2Pentium的原理结构(1)一、PentiumCPU内部的主要部件①总线接口部件②U流水线和V流水线③指令高速缓冲存储器Cache④数据高速缓冲存储器Cache⑤指令预取部件⑥指令译码器⑦浮点处理部件FPU⑧分支目标缓冲器BTB⑨微程序控制器中的控制ROM⑩寄存器组Pentium微处理器的原理结构图如图3-1所示PentiumCPU原理结构图3.1.2Pentium的原理结构（2）二、原理结构在PentiumCPU中，总线接口部件实现CPU与系统总线之间的连接，其中包括64位双向的数据线、32位地址线和所有的控制信

6、号线，具有锁存与缓冲等功能，总线接口部件实现CPU与外设之间的信息交换，并产生相应的各类总线周期3.1.2Pentium的原理结构（3）1.互相独立的指令Cache和数据CachePentium则在片内设置了2个独立的8KBCache，分别用于存放指令代码与数据。指令Cache是内存中一部分程序的副本，通过猝发方式从内存中每次读入一块存入某一Cache行中，便于CPU执行程序时取出并执行，数据Cache是可以读写的，双端口结构，每个端口与U、V两条指令流水线交换整数数据，或者组合成64位数据端口，用来与浮点运算部件交换浮点数据，指令Cache与

7、数据Cache均与CPU内部的64位数据线以及32位地址线相连接3.1.2Pentium的原理结构（4）互相独立的指令Cache和数据Cache有利于U、V两条流水线的并行操作，它不仅可以同时与U、V两条流水线分别交换数据，而且使指令预取和数据读写能无冲突地同时进行可以通过硬件或软件方法来禁止或允许使用PentiumCPU内部的Cache3.1.2Pentium的原理结构（5）2.超标量流水线Pentium有U、V两条指令流水线，故称之为超标量流水线，超标量流水线技术的应用，使得PentiumCPU的速度较80486有很大的提高。因此，超标量流

8、水线是Pentium系统结构的核心3.1.2Pentium的原理结构（6）U、V流水线中整数指令流水线均由5段组成。分别为预取指令（PF）、指令译码（