计算机硬件基础第3章ppt课件.ppt

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1、第3章80X86微处理器主要内容3.180X86微处理器概述3.280X86微处理器系统组成3.3工作模式与地址变换3.4Pentium微处理器简介3.5多核处理器简介23.180X86微处理器概述80X86是8086/8088之后微处理器的总称包括80286、80386、80486、Pentium系列等是8086/8088的延续和扩展31.80X86微处理器发展概况(1)16位结构的80286微处理器从此，机器有多种工作模式。有兼容8086/8088的模式，有发挥机器新功能的工作模式。首次应用虚拟存储器概念，即利用外存模拟内存。(2

2、)32位的80386微处理器在此之后，不断推出新型号的32位微处理器。接下页41.80X86微处理器发展概况(3)80486微处理器将80386微处理器、80387数字协处理器(80387浮点协处理器)、高速缓冲存储器(Cache)集成在一块芯片上的产品，是一种完整的32位微处理器。采用8KB统一的代码和数据高速缓冲存储器(Cache)接下页51.80X86微处理器发展概况(4)Pentium(奔腾)系列微处理器Pentium含义5，即80586。具有高性能的浮点运算部件分开数据Cache(高速缓冲存储器)、代码Cache不断推出新型

3、号的Pentium产品，形成Pentium系列如高能奔腾(PentiumPro)、多能奔腾(PentiumMMX)、2代奔腾PentiumⅡ、3代奔腾(PentiumⅢ)、4代奔腾(PentiumⅣ)等63.280X86微处理器系统组成指令指令译码部件IDU指令译码器译码指令队列执行部件EU算术逻辑单元ALU64位桶形移位寄存器控制和保护测试机构译好码的指令8个32位通用寄存器分段部件SU分页部件PU总线接口部件BIU总线请求判优数据和地址驱动控制信号驱动协处理器控制存储器I/O接口协处理器逻辑地址操作数和结果指令字节指令预取队列预取

4、器/段界限校验器线性地址物理地址段描述符高速缓冲存储器页描述符高速缓冲存储器段界限和属性校验器控制和属性校验器指令预取部件IPU接下页7存储器管理部件3.2.1内部构件接口部件BIU(BusInterfaceUnit)指令预取部件IPU(InstructionPrefetchUnit)指令译码部件IDU(InstructionDecodeUnit)执行部件EU(ExecutionUnit)分段部件SU(SegmentUnit)分页部件PU(PagingUnit)浮点运算部件FPU(FloatingPointUnit)80486以后微处

5、理器把浮点部件FPU(FloatingPointUnit)也集成到CPU芯片内下面分别介绍81.总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)与8086/8088中的BIU类似负责微处理器与存储器、I/O接口之间传送数据由它产生访问I/O端口所需的地址、数据和命令信号没有其它总线请求时，BIU会自动取出下一条指令，送到指令预取队列中92.指令预取部件IPU(InstructionPrefetchUnit)负责从存储器(高速缓存Cache或内存)中取出指令，按顺序放到指令预取队列中8086指令预取队列长度6个字节,80386是1

6、6个字节，80486是32个字节指令预取队列存放从存储器取出的未经译码的指令。预取队列不满或发现是转移指令时，就向BIU发取指令请求段预取界限校验器用于检验地址是否超出段界限。103.指令译码部件IDU(InstructionDecodeUnit)负责从指令预取队列取出指令，并进行译码将译码后的可执行指令放入已译码指令队列中，等待执行部件处理译码指令队列可容纳多条指令。如80386可容纳3条一旦译码指令队列有空闲，IDU就从指令预取队列中取出后续指令进行译码，并填充译码指令队列114.执行部件EU(ExecutionUnit)负责执行

7、指令，与8086/8088中的EU类似该部件包括1个32位算术运算单元ALU、8个32位通用寄存器、1个64位圆桶形移位寄存器、1个乘法或除法器桶形移位寄存器能实现数据移位、位操作，用于乘法及其他操作桶形移位器与ALU并行操作，可加速乘法、除法、位、移位操作125.分段部件和分页部件(存储器管理部件)分段部件SU(SegmentUnit)分页部件PU(PagingUnit)两者构成存储器管理部件MMU(MemoryManagementUnit)用于管理存储器下面分别介绍13(1)分段部件分段是将存储空间分成若干个存储区域(或地址空间)

8、每个存储区域称为一个段，每个段独立、被保护分段提供隔离代码、数据、堆栈的机制，每个程序可以使用若干个段分段可以隔离任务，使多个程序(或任务)在同一个CPU上运行，互不干扰14(2)分页部件分页是另一种存储器管理模式可用磁