《高档计算机技术》PPT课件.ppt

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1、第八章高档微处理器的新特性8086微处理器80286微处理器80386微处理器80486微处理器Pentium微处理器14.1概述8086微处理器8086（包括后来的8088）对存储器的寻址能力为1MB地址空间。整个存储器地址空间划分成一个一个的段，每段空间为216=64KB地址。利用4个段寄存器，CPU可以在任何时候直接访问4个这样的段。段寄存器中的内容乘以16（即左移4位）就是这个段的开始地址。为了访问1MB的全部地址空间，必须修改段寄存器中的内容。这样的分段编址和寻址体系结构是8086微处理器家族的存储器管理的核心内容。由于8086微处理器在

2、开发时，受引脚数量有限制，在8086微处理器中数据总线和地址总线分时复用共同的芯片引脚。节省了芯片的引脚数量，但内部逻辑变得复杂，总线访问速度受到影响。80286能在两种不同的模式下工作，这两种模式是：实地址模式和保护的虚地址模式（简称保护模式）。80286工作在实地址模式时，相当于一台工作速度更快的8086，所不同的是，20位地址总线和16位数据总线不再分时复用芯片的相同引脚；增加了一些新的指令，但原来运行在8086系统上的程序都可以在80286系统上运行。80286的保护模式提供了许多新功能。最明显的差别是存储器地址空间扩大到16MB，对应于2

3、4位地址总线，从CPU内部来看，这么大的存储器空间仍然由段寄存器来控制，但段寄存器的作用已经改变。段寄存器的内容用做由“虚拟段”组成的表的指针。80286CPU内还包括很多硬件逻辑，支持保护功能和多任务功能。80286微处理器80386微处理器第一个32位微处理器的是80386。从理论上，在32位微处理器中，原来8086的分段编址方案，以16位码对段内偏移编址等已经没有必要，但为了保持兼容，在80386中具有3种工作模式：实地址模式、286保护模式和386保护模式。80386复位后直接进入实地址模式与8086基本相同，地址总线仍然是20位，数据总线

4、为32位，但不与地址总线分时复用。286保护模式也采用“虚拟段”的方式管理存储器。386保护模式操作数和段内偏移地址都是32位，数据总线也是32位，80386的存储器物理地址空间可以达到4GB。在保护模式下的分段寻址体系，与操作系统相配合，可以组成虚拟存储器系统，虚拟地址可以达64TB。80386的另一进步是支持存储器分页功能的硬件。存储器分页功能使组成的虚拟存储器系统更完善。80486微处理器采用精简指令集计算机RISC技术。内含8KB的高速缓存（Cache）。芯片内包含有功能扩充的80387协处理器。在80486内部，CPU和FPU之间的数据通

5、道是64位，80486内部数据总线宽度为64位（80386只为32位），而且CPU和Cache之间以及Cache与主存之间的数据通道均为128位，因此80486较80386处理数据的速度大大提高。80486采用了猝发式总线的总线技术。80486CPU与8086的兼容性是以实地址方式来保证的。其保护地址方式和80386指标一祥，80486也继承了虚拟8086方式。80486CPU的开发目标是实现高速化，并支持多处理器系统。可以使用N个486构成多处理器的结构。Pentium微处理器全新的增强型浮点运算器，浮点运算速度是80486DX的4到6倍。(2)

6、采用超标量流水线结构理论，组成两条流水线：U流水线和V流水线。在最佳状态下，Pentium可在一个时钟周期内执行两条指令。而80486只有一条流水线，在最佳状态下，一个时钟周期内只能执行完一条指令。(3)采用二元分离式高速缓冲存储器，将指令高速缓存和数据高速缓存相分离，各自拥有8KB的高速缓存，使其可以同时工作，减少等待时间和数据搬移的次数。(4)采用转移目标缓冲器，预测转移指令的目标地址，从而可以在转移指令进入流水线之前，预先安排指令的顺序，不致使流水线的运行混乱或停顿。14.2Pentium微处理器14.2.1Pentium采用的新技术CISC

7、技术和RISC技术双端口二元分离式高速缓冲存储器超标量流水线技术增强型FPU分支预测技术独特的系统管理方式SMMPentium在实地址模式、保护方式和虚拟8086方式基础上，增加了系统管理方式（Systemmanagemode，SMM）独特的系统管理方式SMM采用U和V两条流水线，每条流水线均含有独立的ALU地址形成电路和连接数据Cache的接口，可以通过各自的接口对Cache存取数据。双端接口使Pentium具有更高的速度。超标量流水线机制使得Pentium可以在一个时钟周期内执行两条整数运算指令，比相同频率的前一代CPU实际速度快一倍。超标量流

8、水线技术CISC（ComplexInstructionSetComputer）复杂指令集计算机技术RISC（Reduced