微型计算机原理及应用(第三版)第4章(1).ppt

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1、4.16位微处理器4.116位微处理器概述4.28086/8088CPU的结构4.38086/8088CPU的引脚信号和工作模式4.48086/8088的主要操作功能微型计算机系统组成微型计算机系统的三个层次微处理器(Microprocessor)微型计算机(Microcomputer)微型计算机系统(MicrocomputerSystem)微型计算机系统组成微处理器存储器I/O接口总线硬件系统软件系统微型计算机系统微型计算机(主机)外设ALU寄存器控制器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪系统软件应用软件微处理器（MicroProcessingUnit）微处理器（Micr

2、oProcessingUnit），即微型化的中央处理器。中央处理器CPU的英文全称是CentralProcessingUnit。早期微处理器以MPU表示，以区别于大型主机的多芯片CPU。但现在已经不加区分，都用CPU表示。与CPU有关的术语主频CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。外频即系统总线、CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。倍频原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU

3、的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来提升。CPU主频的计算方式为：主频=外频x倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。与CPU有关的术语缓存（Cache）CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。一级缓存（L1Cache）集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。L1级高速缓存的容量越大，存储信息

4、越多，可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。二级缓存（L2Cache）由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，最后是外存储器。与CPU有关的术语生产工艺在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。其生产的精度以微米（um）来表示，精度越高，生产工艺越先进。在

5、同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。这样CPU的主频也可提高，在0.25微米的生产工艺最高可以达到600MHz的频率。而0.18微米的生产工艺CPU可达到G赫兹的水平上。工作电压是指CPU正常工作所需的电压，提高工作电压，可以加强CPU内部信号，增加CPU的稳定性能。但会导致CPU的发热问题，CPU发热将改变CPU的化学介质，降低CPU的寿命。早期CPU工作电压为5V，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有着很大的变化，Core2DuoCPU的电压为1.7V，解决了CPU发热过高的问题。与CPU有关的术语MMX（MultiM

6、ediaExtensions，多媒体扩展指令集）英特尔开发的最早期SIMD指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度。SSE(StreamingSIMDExtensions，单一指令多数据流扩展)英特尔开发的第二代SIMD指令集，有70条指令，可以增强浮点和多媒体运算的速度。3DNow!(3Dnowaiting)AMD公司开发的SIMD指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度，它的指令数为21条。IntelCore2DuoE63001.86GHz基本参数CPU内核内核电压1.248V制作工艺0.065微米CPU频率主频1860MHz倍频（倍）7外频266MHzCPU缓存L1缓存32KBL2

7、缓存2MBCPU指令集指令集MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSE4,EM64T4.116位微处理器概述8086/8088内部结构相同，但外部性能有区别：8086是16位数据总线，8088是8位数据总线。处理一个16位数据字时，8088需要两步操作，8086只要一步。8086/8088的CPU的内部都采用16位字进行操作及存储器寻址，软件完全兼容、程序执行也一样。但是8088有相对较多的外部存取操作，所以程序执行速度相对较慢。封装模式：都封装在40脚双