微机原理与接口技术第2章课件.ppt

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1、第2章处理器结构2.1处理器功能结构2.2寄存器2.3存储器组织2.4汇编语言基础2.5数据寻址方式2.1处理器功能结构--2.1.1处理器基本结构算术逻辑单元寄存器指令处理单元内部数据总线控制总线数据总线地址总线暂存器累加器ALU标志寄存器指令寄存指令译码时序和控制逻辑通用寄存器组地址寄存器组地址总线控制数据总线控制8位CPU的基本组成1.算术逻辑单元ALU计算机的运算器，负责处理器所能进行的各种运算，主要就是算术运算和逻辑运算累加器结构的处理器累加器（Accumulator）提供一个操作数保存运算结果标志（Flag）寄存器反映运算结果的辅助信息例如:有无进借位、是否为零、是否为负等也称为

2、程序状态字（PSW）2.寄存器（Register）处理器内部需要高速存储单元，用于暂时存放程序执行过程中的代码和数据透明寄存器对应用人员不可见、不能直接控制的寄存器可编程（Programmable）寄存器具有引用名称、供编程使用通用寄存器数量较多、使用频度较高，具有多种用途专用寄存器只用于特定目的3.指令处理单元处理器的控制单元，它控制指令的执行和信息的传输指令执行的过程取指：指令处理单元将指令从主存取出，并通过总线传输到处理器内部的指令寄存器译码：指令处理单元通过指令译码电路获得该指令的功能执行：指令处理单元的时序和控制逻辑按一定的时间顺序发出和接收相应信号，完成指令所要求的操作取指译码执

3、行2.1.28086的功能结构123456内部寄存器IPESSSDSCS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器地址加法器指令队列执行单元（EU）总线接口单元（BIU）16位20位16位1.总线接口单元和执行单元总线接口单元指令队列、指令指针、段寄存器、地址加法器和总线控制逻辑管理与系统总线的接口，负责对存储器和外设访问执行单元ALU、通用寄存器、标志寄存器和控制电路负责指令译码、数据运算和指令执行指令执行的两个主要阶段：取指和执行取指：从主存取出指令代码进入指令队列执行：译码指令、并发出有关控制信号实现指令功能取指

4、译码执行指令演示返回8088指令执行过程示意2.指令预取（Prefetch）8086处理器的指令读取，实际上是指令预取8086处理器维护着长度为6个字节的指令队列EU单元译码、执行指令，同时BIU单元读取后续指令BIU和EU两个单元相互独立，可以并行操作最简单的指令流水线技术节省许多取指时间，提高了工作效率程序转移将使预取指令作废，降低了效率2.1.380386的功能结构总线接口单元：为处理器提供同外部的接口指令预取单元：先行读取指令指令译码单元：从预取队列中取来指令，译码成微指令代码执行单元：ALU、乘法器、除法器和移位器等分段单元：逻辑地址变换成线性地址分页单元：将线性地址变换成物理地址

5、各功能部件可以并行工作，进行流水线处理示意图Intel80386Intel808680386的功能结构返回2.1.4Pentium的功能结构1.超标量流水线：2条指令流水线2.分离Cache：指令Cache和数据Cache3.动态分支预测：预测程序执行顺序4.其他性能增强的浮点处理单元FPU常用指令固化改进复杂指令的微代码算法节能特性电源电压：3.3V示意图Pentium的功能结构返回2.2寄存器寄存器就是暂时存放数据的地方通过编写程序、由处理器执行指令控制IA-32处理器基本执行环境：8个32位通用寄存器6个16位段寄存器32位标志寄存器32位指令指针对应用人员（程序员）来说，处理器被抽象

6、为可编程寄存器示意图IA-32常用寄存器返回2.2.1通用寄存器处理器最常使用的整数通用寄存器可用于保存整数数据、地址等8个32位通用寄存器EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP，ESP8个16位通用寄存器AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP，SP8个8位通用寄存器AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL存取16位寄存器，高16位不受影响存取8位寄存器，16/32位寄存器其他位不受影响示意图通用寄存器的名称EAX：累加器(Accumulator)EBX：基址寄存器(Base)ECX：计数器(Counter)EDX：数据寄存器(Data)ESI：源变址寄存器(Sour

7、ceIndex)EDI：目的变址寄存器(DestinationIndex)EBP：基址指针(BasePointer)ESP：堆栈指针(StackPointer)ESP(SP)应该作为专用寄存器对待示意图2.2.2标志寄存器标志（Flag）反映指令执行结果或控制指令执行形式用一个或多个二进制位表示一种标志0或1的不同组合表达标志的不同状态8086支持16位标志寄存器FLAGSIA-32处理器形成32位EFLAG