IA-32结构微处理器ppt课件.ppt

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1、第2章IA-32结构微处理器本章讲述：2.1IA-32微处理器的概要历史2.2IA-32微处理器的功能结构2.3IA-32微处理器的执行环境2.1IA-32微处理器的概要历史1971年Intel400470年代中期Intel8080、808580年代初Intel8086、8088从8086（8088）到80286、80386、80486、奔腾（也称为80586）、奔腾MMX、奔腾PRO（也称为80686）、奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ，直至最新的奔腾4，形成了IA（IntelArchitecture）-32结构。2.1.1Intel8086微处理器从历史的观点看，IA-32结构微处理器同时包括1

2、6位微处理器和32位微处理器。目前，对于许多操作系统和十分广泛的应用程序，32位IA-32结构是最流行的计算机结构。IA-32结构的最重要的成就之一，是在从1978年开始的那些处理器上建立的目标程序仍然能够在IA-32结构系列的最新的处理器上执行。Intel8086微处理器有16位寄存器和16位外部数据总线，具有20位地址总线，寻址1MB地址空间。8086引进段到IA-32结构。关于段，有16位的段寄存器，它包含最大为64KB的内存段的指针。一次用四个段寄存器，8086/8088微处理器能寻址256KB而不需要在段之间切换。用段寄存器指针和附加的16位指针能形成20位地址提供总共是

3、1MB的地址范围。2.1.2Intel80386微处理器Intel80386微处理器是在IA-32结构微处理器系列中的第一个32位处理器。它在结构中引入了32位寄存器用于容纳操作数和地址。每个32位寄存器的后一半保留两个早期处理器版本（Intel8086和80286）的16位寄存器的特性，以提供完全的后向兼容。提供了一种新的虚拟8086方式，以在新的32位处理器上最有效地执行为8086和8088微处理器建立的程序。Intel80386微处理器有32位地址总线并能支持多至4GB的物理存储器。32位结构为每个软件进程提供逻辑地址空间。32位结构同时支持分段的存储模式和“平面（flat）

4、”存储模式。在“平面”存储模式，段寄存器指向相同地址，而且每个段中的所有4GB可寻址空间对于软件程序员是可以访问的。Intel80386微处理器把分页引进了IA-32结构，用4KB固定尺寸的页提供一种虚拟存储管理方法，它比分段更为优越。分页对于操作系统更为有效，且对应用程序完全透明，对执行速度没有明显影响。4GB虚拟地址空间的支持能力、存储保护与分页支持一起，允许IA-32结构成为高级操作系统和应用程序的最流行的选择。2.1.3Intel80486微处理器Intel80486微处理器由把Intel80386微处理器的指令译码和执行单元扩展为五个流水线段，增加了更多的并行执行能力，其

5、中每个段（当需要时）与其他的并行操作最多可在不同段上同时执行五条指令。每个段以能在一个时钟周期内执行一条指令的方式工作，所以Intel80486微处理器能每个时钟周期执行一条指令。在芯片上增加了一个8KB的一级缓存（Cache）大大增加了每个时钟执行一条指令的百分比，包括操作数在一级Cache中的存储器访问指令。Intel80486微处理器也是第一次把80x87FPU（浮点处理单元）集成到处理器上并增加了新的引脚、位和指令以支持更复杂和更强有力的系统（二级Cache支持和多处理器支持）。2.1.4Intel奔腾（Pentium）处理器Intel奔腾（Pentium）处理器增加了第二

6、个执行流水线以达到超标量性能（两个已知的流水线u和v一起工作，实现每个时钟执行两条指令）。片上的一级Cache也加倍了，8KB用于代码，另外8KB用于数据。数据Cache使用MESI协议以支持更有效的回写方式，以及由Intel80486处理器使用的写通方式。加入的分支预测和片上的分支表增加了循环结构中的性能。奔腾系列的最后一个处理器（具有MMX技术的奔腾处理器）把IntelMMX技术引入IA-32结构。IntelMMX技术用单指令多数据(SIMD)执行方式，在包含在64位MMX寄存器中组合的整型数据上执行并行计算。此技术在高级媒体、影像处理和数据压缩应用程序上极大地增强了IA-32

7、处理器的性能。2.1.5IntelP6系列处理器1995年，Intel公司引入了P6系列处理器。此系列处理器是基于新的超标量微结构上的，它建立了新的性能标准。IntelPentiumPro处理器是基于P6微结构的第一个处理器。P6处理器系统随后的成员是IntelPentiumⅡ、IntelPentiumⅡXeon（至强）、IntelCeleron（赛扬）、IntelPentiumⅢ和IntelPentiumⅢXeon（至强）处理器。2.1.6Intel奔腾Ⅱ处理器In