微型计算机原理与应用chapter2-微处理器与系统结构.ppt

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1、第二章微处理器与系统结构2.1微处理器主要性能指标2.28086/8088微处理器2.38086系统的组成2.4存储器组织2.58086总线时序第二章学习要点重点掌握内容：1．微处理器的基本结构。2．Intel8086微处理器的基本结构，包括：功能结构、寄存器结构和总线结构3．Intel8086微处理器系统的组成：控制核心单元＋存储器组织＋I/O端口组织4．Intel8086微处理器在最小模式下的典型总线操作和时序。5．几个重要概念：时钟周期，总线周期，指令周期了解内容：1．Intel8088微处理器与Intel8086微处理器的不同之处。2．I

2、ntel8086微处理器在最大工作模式下的典型总线操作和时序。3．高档微处理器的体系结构与特点。2.1微处理器主要性能指标主频：即微处理器时钟频率。如Pentium42GHz同系列的微处理器，主频越高，速度越快。但主频相同的微处理器，速度不一定都相同，因结构有差异外频：微处理器外部总线工作频率。如Pentium42GHz的外频为400MHz地址线宽度：决定访存空间。如36位地址线访问236=64GB存储单元数据线宽度：决定微处理器与外部存储器、输入/输出部件之间一次交换的二进制数据位数。如8、16、32、64位。微处理器主要性能指标内置协处理器：

3、加快数值运算超标量结构：一个时钟周期内执行一条以上的指令。低标量结构：一条指令至少需要一个以上的时钟周期工作电压：微处理器正常工作所需要的电压，早期为5V，后来有3.3V,2.8V,1.5V等。制造工艺：晶体管之间的最小线距，0.35m,0.25m,0.18m,0.13m等微处理器微处理器类型(Intel)4004：4位8085/8088：8位8086、80286：16位80386、80486、80586：32位Pentium、PentiumPRO、PentiumII、PentiumIII、Pentium4：32/64位2.28086/8

4、088微处理器INTEL78年推出（79年推出8088）4万多个晶体管(8088为2.9万个晶体管)时钟频率4.77MHZ数据线16位（8088的数据线8位）地址线20位40脚DIP封装81年推出PersonalComputer（个人计算机、微机）组成：算术逻辑部件、控制器、寄存器阵列、总线及总线缓冲器。算术逻辑部件ALU：用硬件实现算术运算、移位、布尔运算等基本运算功能。控制器：逐一取出指令、分析指令、执行指令。指令部件：程序计数、指令寄存、指令译码；时序部件：产生操作序列的定时信号；微操作控制部件：根据指令产生控制信号。2.2.1有关微处理器

5、的一些概念一、微处理器的基本结构总线及总线缓冲器按照总线所连接的对象，有4级总线：片内总线：连接CPU内的各个电路部分。片间总线：指主板上各芯片之间的总线，用于连接CPU与主板上的其他芯片。按总线中各信号线功能的不同，又分为地址总线、数据总线和控制总线，即所谓的三总线。（系统）内总线：指主板与I/O扩展板之间的总线，一般都遵循一定的标准，如目前多采用的ISA标准、EISA标准和PCI标准等。外总线：指微机与其他设备、系统之间的总线，一般也遵循一定的标准，习惯上又称为接口，如串行接口、并行接口、USB接口等。总线缓冲器：如地址锁存器、数据缓冲器、

6、总线收/发器等。运算器寄存器控制器CPU存储芯片I/O芯片主板扩展接口板扩展接口板微机系统④①②③其他微机系统其他仪器系统微机系统的四级总线示意图寄存器阵列——用于存放临时数据和地址。数目多少不定，因处理器而异。累加器：数据运算的场所。其长度即微机的字长。通用数据寄存器：存放运算数据或结果；存放数据的地址指针。堆栈指针：专门指示堆栈的栈顶，辅助完成堆栈操作。程序计数器（指令指针）：指向将要执行的下一条指令，实现顺序执行。指令寄存器：即指令队列，暂存预取指令的代码，直至完成译码。标志寄存器：记录当前执行结果的各种状态。2.2.28086CPU功能结

7、构图EU控制器ALU暂存器标志寄存器8位队列总线总线控制逻辑内部总线16位地址加法器20位地址总线16位数据总线执行部件EU总线接口部件BIU123456指令队列通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISICSDSSSES80888086IP暂存器8086总线1．执行部件EU执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8个16位的通用寄存器，一个16位的状态标志寄存器，一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执

8、行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作。2．总线接口部件BIU总线接口部件BIU内部设有四个16