清华微机讲义第二章IA-32结构微处理器ppt课件.ppt

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1、第二章IA-32结构微处理器2.1IA-32结构微处理器的概要历史代次起止年份CPU数据位数主频（MHZ）第一代1971~1972Intel4004、80084位、8位1第二代1973~1977Intel80808位2第三代1978~1980Intel808616位>5第四代1981~1992Intel80386、8048632位>25第五代1993~1998Pentium及PentiumPro32位60~400第六代1999~今PentiumⅢP432位450~8001G以上摩尔定律：每18个月微处理器芯片上的晶体管数翻一倍。微型计算机发展史……1.INTEL8086微处理器1、IA-3

2、2重要特点和发展：2、8086微处理器的组成3、8086和8088的关系4、IA-32结构的段寄存器结构1、IA-32重要特点：在早期的计算机系统上开发的目标程序仍然可以在当前最新型的CPU上执行。目前IA-32结构是最流行的计算机结构。2、8086微处理器的组成有16位寄存器和16位外部数据线，具有20根地址总线，寻址1MB地址空间。3、8086和8088的关系8088除了有较小的8位外部数据总线外，其他与8086几乎是一样的。4、IA-32结构的段寄存器结构8086引进了段这个思想到INTEL-32结构中，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。所以一次用4个

3、段寄存器，8086能寻址256KB而不需要在段之间切换。同时还有一个重要元素就是段指针。这样用段寄存器和段指针就可以形成20位地址，一共提供了1MB的地址范围。另外：80286还提供了保护方式操作。这种方式是用段寄存器的内容作为选择子来描述浮表的指针。描述符提供了24位基地址，允许最大的物理存储器的尺寸至16MB。同时提供虚拟存储器管理和各种保护机制。2.INTEL80386微处理器1、第一个32位处理器2、提供了向后兼容性3、32位总线支持4GB的存储体4、把分页结构引入到IA-32结构中5、80386的并行处理能力1、第一个32位处理器内部引入了32位寄存器用于容纳操作数和地址，但是每

4、个32位寄存器的后一半16位保留了早期处理器8086和80286的16位寄存器的特性。2、提供了向后兼容性根据上段的描述，我们完全可以想象出兼容性是如何体现的。在80386上能形成虚拟的8086方式。3、32位总线支持4GB的存储体32位的结构为每个软件的进程提供了逻辑空间，而且32位的机构同时支持分段存储模式和平面存储模式4、把分页结构引入到IA-32结构中同时采用了分页的管理内存的方式，让采用高级操作系统成为可能。5、80386的并行处理能力80386包含了6个并行部件，这六个部件可以同时操作，然后相互无干扰的分工完成全部操作。这六个部件是：总线接口单元、码预取单元、指令单元、指令译码

5、单元、执行单元、段单元和分页单元。3.INTEL80486微处理器1、指令译码和执行单元扩展了5级流水线段2、增加了一个8KB的一级缓存3、第一次集成了80x87FPU（浮点运算单元）4、在CPU降频方面的设计1、指令译码和执行单元扩展了5个流水线段增加了并行执行能力，也就是说在其他的并行操作最多可在不同段上同时执行5条指令。也就是说每一个周期内CPU都能处理完一条指令。2、增加了一个8KB的一级缓存大大增加了每个时钟执行一条指令的百分比。3、第一次集成了80x87FPU（浮点运算单元）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。4、在CPU降频方面的设计允许处理器在减慢的时钟

6、速率下执行，以节省电源或关闭电源，进一步节省电源。使CPU应用到笔记本成为可能。4.INTEL奔腾(pentium)处理器1、增加了第二条流水线U和V2、一级缓存增加到16KB并有分别的作用3、增加了分支预测和分支表4、增加了APIC以支持多奔腾处理器5、MMX技术1、增加了第二条流水线U和V以前是5级，现在是多了一条，U和V，实现两条流水线同时工作。2、一级缓存增加到16KB并有分别的作用一般用于代码，一般用于数据。3、增加了分支预测和分支表4、增加了APIC以支持多奔腾处理器AdvancedProgrammableInterruptController)以支持多奔腾处理器系统。5、MM

7、X技术此技术在高级媒体、影象处理和数据压缩应用程序上极大的增强了IA-32处理器的性能。5INTELP6系列处理器主要是应用在服务器上的CPUP426.INTEL奔腾2处理器1、cache的扩大2、低电源设计3、高端服务器应用领域的XEON4、低端和家用为主的CELERON7.INTEL奔腾3处理器1、引进流SIMD2、0.18微米处理技术8.INTEL奔腾4处理器1、第一个基于INTEL的NETBURST的处理器2、奔