微处理器与系统结构ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器与系统结构2.1微处理器主要性能指标2.28086/8088微处理器2.38086系统的组成2.4存储器组织2.58086总线时序第二章学习要点重点掌握内容:1.微处理器的基本结构。2.Intel8086微处理器的基本结构,包括:功能结构、寄存器结构和总线结构3.Intel8086微处理器系统的组成:控制核心单元+存储器组织+I/O端口组织4.Intel8086微处理器在最小模式下的典型总线操作和时序。5.几个重要概念:时钟周期,总线周期,指令周期了解内容:1.Intel8088微处理器

2、与Intel8086微处理器的不同之处。2.Intel8086微处理器在最大工作模式下的典型总线操作和时序。3.高档微处理器的体系结构与特点。2.1微处理器主要性能指标主频: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400MHz地址线宽度:决定访存空间。如36位地址线访问236=64GB存储单元数据线宽度:决定微处理器与外部存储器、输入/输出部

3、件之间一次交换的二进制数据位数。如8、16、32、64位。微处理器主要性能指标内置协处理器:加快数值运算超标量结构: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等微处理器微处理器类型(Intel)4004:4位8085/8088:8位8086、80286:16位80386、80486、8058

4、6:32位Pentium、PentiumPRO、PentiumII、PentiumIII、Pentium4:32/64位2.28086/8088微处理器INTEL78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)组成:算术逻辑部件、控制器、寄存器阵列、总线及总线缓冲器。算术逻辑部件ALU:用硬件实现算术运算、移位、布尔运算等基本运

5、算功能。控制器:逐一取出指令、分析指令、执行指令。指令部件:程序计数、指令寄存、指令译码;时序部件:产生操作序列的定时信号;微操作控制部件:根据指令产生控制信号。2.2.1有关微处理器的一些概念 一、微处理器的基本结构总线及总线缓冲器按照总线所连接的对象,有4级总线:片内总线:连接CPU内的各个电路部分。片间总线:指主板上各芯片之间的总线,用于连接CPU与主板上的其他芯片。按总线中各信号线功能的不同,又分为地址总线、数据总线和控制总线,即所谓的三总线。(系统)内总线:指主板与I/O扩展板之间的总线,一

6、般都遵循一定的标准,如目前多采用的ISA标准、EISA标准和PCI标准等。外总线:指微机与其他设备、系统之间的总线,一般也遵循一定的标准,习惯上又称为接口,如串行接口、并行接口、USB接口等。总线缓冲器:如地址锁存器、数据缓冲器、总线收/发器等。运算器寄存器控制器CPU存储芯片I/O芯片主板扩展接口板扩展接口板微机系统④①②③其他微机系统其他仪器系统微机系统的四级总线示意图寄存器阵列——用于存放临时数据和地址。数目多少不定,因处理器而异。累加器:数据运算的场所。其长度即微机的字长。通用数据寄存器:存放

7、运算数据或结果;存放数据的地址指针。堆栈指针:专门指示堆栈的栈顶,辅助完成堆栈操作。程序计数器(指令指针):指向将要执行的下一条指令,实现顺序执行。指令寄存器:即指令队列,暂存预取指令的代码,直至完成译码。标志寄存器:记录当前执行结果的各种状态。2.2.28086CPU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AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPD

8、ISICSDSSSES80888086IP暂存器8086总线1.执行部件EU执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元(ALU),8个16位的通用寄存器,一个16位的状态标志寄存器,一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。功能:从BIU的指令队列中取出指令代码,经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需的数据,都由EU向BIU发出命令,对存储器或I/O接口进行读/写操作。2.总线接口部件BIU总线接口部件BIU内部设有四个16

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