微处理器及结构ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器与系统结构2.1微处理器性能指标2.28086微处理器结构2.38086总线操作及时序2.48086存储器与I/O组织结构2.580X86微处理器结构2.1微处理器性能指标字长：决定微处理器与外部存储器、输入/输出部件之间一次交换的二进制数据位数，即数据总线的宽度。如8、16、32、64位。指令数：8086的指令集为基本指令集，扩充指令运算速度：寄存器加法指令的执行时间主频：即微处理器时钟频率。如Pentium42GHz同系列的微处理器，主频越高，速度越快。但主频相同的微处理器，速度不一定都相同，因结构有差异外频：微处理器外部总线工作频率。如Pentium42GHz的外频为

2、400MHz访存空间：决定访存空间。如36位地址线访问236=64GB存储单元，地址线宽度决定了访存空间。微处理器主要性能指标高速度缓存(CACHE)：L1/L2Write-through缓存，只对读有效write-back缓存，对读写都有效虚拟存储空间多处理器系统超标量结构：一个时钟周期内执行一条以上的指令。低标量结构：一条指令至少需要一个以上的时钟周期工作电压：微处理器正常工作所需要的电压，早期为5V，后来有3.3V,2.8V,1.5V等。制造工艺：晶体管之间的最小线距，0.35m,0.25m,0.18m,0.13m等微处理器标识微处理器2.28086微处理器结构INTEL7

3、8年推出（79年推出8088）4万多个晶体管(8088为2.9万个晶体管)时钟频率4.77MHZ数据线16位（8088的数据线8位）地址线20位40脚DIP封装81年推出PersonalComputer（个人计算机、微机）2.2.18086CPU功能结构图EU控制器ALU暂存器标志寄存器8位队列总线总线控制逻辑内部总线16位地址加法器20位地址总线16位数据总线执行部件EU总线接口部件BIU123456指令队列通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISICSDSSSES80888086IP暂存器8086总线一、8086执行部件EU算术逻辑单元ALU(Arit

4、hmeticandLogicUnit)进行所有的算术和逻辑运算计算寻址单元的十六位偏移地址EA(EffectAddress)EU控制器接收指令队列中的指令，进行指令译码、分析，形成各种控制信号，实现EU各个部件完成规定动作的控制标志寄存器F通用寄存器二、8086总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)BIU负责与M、I/O端口传送数据、地址。访问存储器时，需要生成20位的物理地址；要不断从内存中取指令并送到指令队列；CPU执行指令时，要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，并将数据传送给执行部件；或把执行部件的操作结果传送给指定的M或I/O口指令队列缓冲器808

5、8为4字节，8086为6字节。为FIFO(先进先出)结构指令队列至少保持有一条指令，且只要有一条指令，EU就开始执行；指令队列只要有空，BIU自动执行取指操作，直到填满为止；若EU要进行M/IO存取数据，BIU在执行完现行取指操作周期后进行。当执行转移指令时，EU要求BIU从新的地址中重新取指。队列中原有指令被清除。新取得的第一条指令直接送EU执行，随后取得的指令填入队列BIU的段寄存器4个16位段寄存器CS、DS、SS、ES用来识别当前可寻址的四个段，每个段的功能各不相同CS：CodeSegmentRegister代码段寄存器，指示当前执行程序所在存储器的区域DS：DataSegmen

6、tRegister数据段寄存器，指示当前程序所用之数据的存储器区域。SS：StackSegmentRegister堆栈段寄存器，指示当前程序所用之堆栈位于的存储器区域ES：ExtraSegmentRegister附加段寄存器，指示当前程序所用之数据位于的另外存储器区域，在字符串操作中常用到指令指针IP—InstructionPointer指令指针寄存器用来存储代码段中的偏移地址;程序运行过程中IP始终指向下一次要取出的指令偏移地址通常不能被直接访问，也不能直接赋值，指令中不会出现IP。总线控制逻辑处理器与外界总线联系的转接电路。包括三组总线：20位地址总线，16/8位双向数据总线，一组控

7、制总线地址生成器CS左移4位20位+地址加法器CS16位物理地址20位IP或偏移地址三、EU与BIU的协同工作在一条指令的执行过程中可以取出下一条（或多条）指令，指令在指令队列中排队；在一条指令执行完成后，就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。2.2.28086/8088的寄存器结构数据寄存器地址指针及变址寄存器控制寄存器组段寄存器组AXAHAL累加器BXBHBL基址寄存器CXC