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《微机原理课件第二章 (2).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第2章微处理器内部结构微型计算机原理及应用2009年第2章微处理器内部结构2.1微处理器功能结构2.1.1微处理器基本结构2.1.28086的功能结构2.1.3IA-32的功能结构2.2IA-32微处理器寄存器2.2.1整数寄存器2.2.2浮点及多媒体寄存器2.3微处理器存储器组织2.3.1IA-32工作方式2.3.2实方式的逻辑段2.3.3保护方式的段页管理2.1.1微处理器基本结构算术逻辑单元ALU（ArithmeticLogicUn
2、it）运算器，主要是算术运算和逻辑运算累加器（Accumulator）：最常使用的寄存器标志（Flag）寄存器：反映运算结果的辅助信息可编程寄存器通用寄存器：数量较多，具有多种用途专用寄存器：只用于特定目的指令处理单元控制器，执行指令实现其功能指令执行过程：读取指令、指令译码和执行指令示意图2.1.28086的功能结构总线接口单元(BIU)指令队列、指令指针(IP)、段寄存器（CS/DS/SS/ES）、地址加法器和总线控制逻辑管理与系统总线的接口，负责对存储器和外设访问执行单元
3、(EU)ALU、通用寄存器、标志寄存器和控制电路负责指令译码、数据运算和指令执行指令预取EU单元译码执行指令，同时BIU单元读取后续指令最简单的指令流水线技术示意图2.1.28086的功能结构指令预取6个字节的指令队列，“先进先出”方式工作。指令队列空缺时，BIU自动取指弥补空缺；当程序发生转移时,BIU会废除已经取出的指令，重新取指形成新的指令队列。指令的读取是BIU单元，指令的执行在EU单元。BIU和EU相互独立，分别完成各自操作，可并行操作。因此，EU执行时，BIU取指，指令预取。取指是
4、8086最频繁的操作，预取操作节省CPU的时间，提高了工作效率，最简单的指令流水线技术。2.1.3-180386的功能结构总线接口单元BIU:总线请求判优+数据地址驱动+控制信号驱动+协处理器控制等指令预取单元IPU:16个字节的指令预取队列指令译码单元IDU:指令译码+译码指令队列执行单元EU:ALU+8个32位通用寄存器+64位移位加法器等分段单元SU:逻辑地址—线性地址分页单元PU:线性地址—物理地址示意图6个功能部件可以并行工作，进行流水线处理2.1.3-2Pentium的功能结构超标量流水线：允
5、许1个时钟周期运行2条整数指令（U流水线+V流水线）分离Cache(8KB数据Cache,8KB指令Cache):配合超标量流水线,减少指令预取和操作数存取而引起的冲突。数据Cache有2个32位数据接口，分别通向U、V流水线，以便能同时与2个独立的流水线进行数据交换。动态分支预测：提供分支目标缓冲器(BTB)用于存储转移指令的执行情况，并进行动态预测。当CPU执行条件转移时，BTB就记下这条转移指令和目标指令的地址，同时预测分支是否发生，并记忆预测的结果，以提高下次预测的正确率。在预测正确时，将不会使流
6、水线停顿，从而提高指令流水线的性能。性能增强的浮点处理单元FPU：有专门浮点加、乘、除法器,且浮点执行也流水线,极大提高浮点处理性能。其他：常用指令固化、改进复杂指令的代码算法、节能特性、电源电压：3.3V示意图2.2.1-1通用寄存器8个32位通用寄存器EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP，ESP8个16位通用寄存器AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP，SP8个8位通用寄存器AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL存取16位寄存器，高16位不受影响存取8位寄存器，16/32位
7、寄存器其他位不受影响示意图2.2.1-1通用寄存器8个32位通用寄存器EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP，ESP8个16位通用寄存器AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP，SP8个8位通用寄存器AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL例：moveax,03040506hmovax,050ahmovah,05hmoval,0ah通用寄存器的命名EAX：累加器(Accumulator)：算术、逻辑与外设传送信息EBX：基址寄存器(Base)：放存储器地址,数组中用ECX：计数器(C
8、ounter)：循环操作隐含计数器msgdb‘WELLDONE’;大---小写转换movecx,lengthofmsgmovebx,offsetmsgagain:moval,[ebx]addal,20hmov[ebx],aladdebx,1loopagainEDX：数据寄存器(Data)：存数据,DX端口地址inal/ax/eax,dx;从端口地址dx读入8位/16位/32位I/Ooutdx,al/ax/eax;从8位/16位
