南京邮电大学微机接口与原理课件第2章.ppt

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1、第2章80X86微处理器2.2微处理器内部结构2.332位微处理器的工作模式2.1Intel处理器发展1.位和字节位（bit）是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的是取值只能为0或1的一个二进制数值位。位作为单位时记作b字节（byte）由8个位二进制位组成，通常用作计算存储容量的单位。字节作为单位时记作BK是kelo的缩写，1K=1024=210；M是mega的缩写，1M=1024K=220；G是Giga的缩写，1G=1024M=230；T是tera的缩写，1T=1024G=240。微型计算机的常用术语100001012.字长(数据宽度)字长是微处理器一次可以直接处

2、理的二进制数码的位数，它通常取决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理器的字长有4位、8位、16位、32位和64位等等。微型计算机的常用术语3.寻址能力指CPU能直接存取数据的内存地址的范围，它由CPU的地址总线的数目决定。4.主频主频也叫时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是MHz。微型计算机的常用术语5.MIPSMIPS是MillionsofInstructionPerSecond的缩写，用来表示微处理器的性能----运算速度，每秒钟能执行多少百万条指令.6.微处理器的集成度指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。最

3、早Intel4004的集成度为2250个晶体管，PentiumIII的集成度已经达到750万个晶体管以上，集成度提高了3000多倍。型号发布年分字长(位)晶体管(万个)数据总线宽度外部总线宽度主频寻址空间高速缓存80861978162.916164.771M无80881979162.91684.771M无28619821613.416166~2016M无38619863227.5323212~334G有486198932120323225~1004G8K奔腾199332310646460~1664G8K奔腾Pro1995325506464150~20064G8K256K奔2

4、1997327506464233~33364G32K512KItanium2000642.2亿64641G以上64G6M集成三级酷睿22006642.91亿64643.60G64G6M集成三级2.1Intel处理器发展微处理器的基本功能模块:总线接口单元BIU（寄存器组）执行单元EU（运算器和控制器、寄存器组）2.2微处理器内部结构一.微处理器的内部结构8086/8088内部结构一.微处理器的内部结构内部暂存器IPESSSDSCS输入/输出控制电路外部总线执行部分控制电路123456∑ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用寄存器地址加法器指令队

5、列缓冲器执行部件（EU)总线接口部件（BIU)16位20位16位8位AXBXCXDX物理地址加法器地址锁存器和驱动器预取协处理器接口总线控制数据收发6字节预取队列3译码指令指令队列指令译码器寄存器控制器ALU偏移量加法器段界检查段基址段容量NMIINTRERRORBUSY地址部件AU执行部件EU总线部件BU指令部件IU80286内部结构一.微处理器的内部结构存储管理(分段和分页部件)指令和数据流水线指令和数据CACHE指令预取浮点处理分支预测并行计算……微处理器的功能扩展模块:一.微处理器的内部结构分段部件分页部件总线接口部件3输入加法器描述符寄存器边界和属性PLA加法器页

6、高速缓存器控制和属性高速缓存器请求优先权地址驱动器流水线/总线宽度控制器多路收发器保护测试部件桶形移位器加法器乘/除寄存器集译码和定序器控制ROM指令译码已译码指令队列预取器/边界检测器16字节指令队列32位有效地址总线32位ALU总线指令预取部件指令译码部件执行部件32位有效地址总线内部控制总线80386内部结构一.微处理器的内部结构桶形移位器寄存器文件ALU段管理部件描述符寄存器界限和属性PLA页管理部件转换后援缓冲器Cache管理部件8KBCache地址驱动器写缓冲器4×80数据总线收发器总线控制请求序列发生器成组总线控制总线宽度控制Cache控制奇偶校验生成和控制浮

7、点运算部件浮点寄存器文件控制部件控制ROM指令译码器指令预取部件216B指令队列128232位数据总线32位线性地址32总线接口部件80486内部结构一.微处理器的内部结构Pentium采用了多项先进技术：CISC和RISC相结合的技术超标量流水线技术分支预测技术一.微处理器的内部结构RISC和CISC：RISC（ReducedInstructionSetComputer），精简指令系统的计算机提供数目较少、格式与功能简单、运行高效的指令追求的是计算机控制器实现简单，运行高速，更容易在单块超大规模集成电路的芯片