内部结构及引脚功能.ppt

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1、M/《微型计算机原理与接口技术》第5版第2章8086CPU本章主要内容§2.18086CPU的内部结构(内部组成、寄存器结构)§2.28086/8088CPU的引脚功能(引脚特性和作用)§2.38086的存储器组织§2.48086的工作模式和总线操作3典型微处理器的主要性能指标主频:CPU的时钟频率外频:系统总线的工作频率（系统时钟频率）倍频:主频与外频之比的倍数；主频=外频×倍频内存总线速度：CPU与二级高速缓存和内存之间的通信速度扩展总线速度：CPU和外部设备交换数据的速度地址总线宽度：CPU可直接寻址的内存空

2、间大小数据总线宽度:一次传输的数据位数高速缓存：介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。微处理器性能简介Intel系列的CPU采用向下兼容的策略，每一种新的CPU都对原有的系列产品保持兼容，从而使此前的软件都能继续运行。CPU的性能指标最主要有以下两个：1.字长：指CPU能同时处理的数据位数，也称为数据宽度。字长越长，计算能力越高，速度越快，但集成度也要求越高，工艺越复杂。8080（8位），8086（16位），80286/386/Pentium（32位），Itanium（64位）。2.主频：即CPU的时钟频

3、率。主频越高，运算速度越快。8086（10MHz），P4（目前最高3GHz）。为了使大家深入了解CPU的基本原理和关键技术，并且了解CPU设计的创新点，本课程先以8086为例，介绍CPU的基本原理和关键技术，然后再介绍80386的主要技术，最后介绍Pentium的技术要点。16位和32位微处理器5微处理器的基本功能（1）指令控制（2）操作控制（3）时间控制（4）数据加工微处理器性能简介68086CPU的基本性能指标（1）16位微处理器；（2）采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管；（3）使

4、用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装；（4）时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为0.3ms~0.6ms（5）16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB（6）8086可以和浮点运算器、输入/输出处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。Intel8086微处理器内部组成结构8086微处理器从功能上可以划分为两个逻辑单元：（1）执行部件EU（ExecutionUnit）（2）总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）8086微处理器

5、的寄存器结构8086可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3类：（1）通用寄存器（2）段寄存器（3）指针和标志寄存器8088的内部结构与8086基本相同，不同点：（1）8086的指令队列为6字节，8088为4字节；（2）8086BIU的外部数据总线为16位，而8088为8位。8086的结构8086CPU内部结构框图如下页图2.1所示。8.1.18086CPU内部结构及工作过程8086内部结构8086CPU由两部分组成：总线接口单元（BusInterfaceUnit，BIU）BIU负责CPU与内存和I/O

6、端口间的数据交换。BIU先从指定内存单元中取出指令，送到指令队列中排队，等待执行。执行指令时所需的操作数，也可由BIU从指定的内存单元或I/O端口中获取，再送到EU去执行。执行完指令后，可通过BIU将数据传送到内存或I/O端口中。8086内部结构BIU的特点：8086/8088的指令队列分别为6/4个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中,可以提高CPU的工作效率。地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16位，因此需要由

7、一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就是20位的地址加法器。例如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取指令代码的物理地址为0FE400H。8086内部结构指令执行单元（ExecutionUnit，EU）EU负责执行指令：指令执行部件完成指令译码和指令执行的工作。它先从BIU的指令队列中取出指令，送到EU控制器，经译码分析后执行指令。EU的算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU）完成各种运算。BIU与EU的动作协调原则总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技

8、术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务。2.8086CPU的工作过程大致分以下几步：1）先执行读存操作，从给定地址单元中取出指令，送到先进先出的指令队列中等待执行。存储器的物理地址=CS16+IP，在地址加法器中形成。2）执行单元EU从指令队列中取走指令，经EU控制器译码分析后，向各部件发控制命令，以完成执行指令的操作。此时EU不需要使用外部总线，