《典型cpu简介》ppt课件

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1、4.5典型CPU简介一、Intel8086/8088相同点：•都是16位机，外部地址线都是20条。•内部结构基本相同不同点：•系统总线中的数据线8086是16位，而8088数据线是8位。8086是16位计算机，但称8088是准16位机————8086/8088CPU1.EU2.BIU8086/8088的内部结构1.EU(ExecuteUnit)从指令队列里取出指令代码，由EU控制器进行译码后产生对应的控制信号到各部件以完成指令规定的操作对操作数进行算逻运算，并将运算结果的特征状态存放在标志寄存器中由于EU不直接与系统总线连接，由此当需要与主存储器或I/O端口传送数据时，E

2、U向BIU发出命令，并提供给BIU16位有效地址与传送的数据2.BIU(BusInterfaceUnit)从主存取出指令送到指令队列中排队从主存或I/O端口取操作数或存放运算结果计算并形成访问贮存的20位物理地址————8086/8088CPU8086/8088主存地址的形成8088/8086有20根地址线，可以将主存储器编上220个内存单元，即1M内存。20根地址线需要一次提供20个信号，但是我们的计算机是16位宽度，16位的CPU宽度如何由CPU提供20位的地址信号呢？20位的寄存器和一个16位寄存器进行加法来得到一个20位的地址信号————8086/8088CPU如何

3、提高机器速度？1.提高访存速度2.提高I/O和主机之间的传送速度高速芯片Cache多体并行多总线DMAI/O处理机通道中断3.提高运算器速度高速芯片改进算法快速进位链二、提高整机处理能力1.元器件技术，提高器件的性能2.改进系统结构，开发系统的并行性1）纳米电子器件2）量子计算机3）光学计算机4）超导技术5）生物计算机三、系统的并行性时间上互相重叠2.并行性的等级指令级（指令之间）过程级（程序、进程）两个或两个以上事件在同一时刻发生两个或两个以上事件在同一时间段发生并行1.并行的概念粗粒度软件实现细粒度硬件实现并发同时取指令3执行指令3四、指令流水原理2.指令的二级流水1.

4、指令的串行执行取指令取指令部件完成总有一个部件空闲指令预取若取指和执行阶段时间上完全重叠指令周期减半速度提高1倍…执行指令执行指令部件完成取指令1执行指令1取指令2执行指令2取指令3执行指令3取指令2执行指令2取指令1执行指令1指令流水线结构完成一条指令分6段，每段需一个时钟周期地址形成部件CO指令译码部件DI取操作数部件FO取指令部件FI操作执行部件EI回写结果部件WO3.指令的六级流水六级流水14个时间单位串行执行6×9＝54时间单位完成一条指令6个时间单位COFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWOD

5、IFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFI指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令8指令91234567891011121314t指令1与指令4冲突指令2与指令5冲突指令1、指令3、指令6冲突……COFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFICOFOEIWODIFI指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令8指令91234567891011121314t三、影响

6、指令流水性能的因素1.访存冲突解决办法•指令存储器和数据存储器分开•指令预取技术（适用于访存周期短的情况）2.相关问题程序的相近指令之间出现某种关联使指令流水出现停顿影响流水线效率(1)控制相关WOEIFOCODIWOEIFODIFIFIDIFICOFIFOCODIFIWOEIFOCODIFIDIFOEIWOEIFOCOFIDICOWODIFICOFI指令1指令2指令3指令4指令5指令6指令7指令15指令161234567891011121314转移损失t设指令3是转移指令JNE指令必须等CMP指令的结果才能判断出是转移还是顺序执行LDA#0LDX#0INXCMP#NJNE

7、MDIV#NSTAANSADDX,DM(2)数据相关几条相近的指令间，共用同一存储单元或同一寄存器时，会出现数据相关ADDR1，R2如：SUBR1，R3采用旁路技术解决办法寄存器组锁存器锁存器ALU四、流水线的多发技术1.超标量技术每个时钟周期内可并发多条独立指令不能调整指令的执行顺序配置多个功能部件通过编译优化技术，把可并行执行的指令搭配起来IFIDEXWR012345678910111213t2.超流水技术在一个时钟周期内再分段（3段）不能调整指令的执行顺序在一个时钟周期内一个功能部件使用多次（3次）靠编译程序