微处理器总线时序和系统总线ppt课件.ppt

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1、第5章微处理器总线时序和系统总线5.1微处理器性能指标5.2微处理器总线5.38086微处理器的基本时序5.4系统总线习题55.1微处理器性能指标CPU(CentralProcessingUnit)即中央处理器，从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术越来越先进，因此集成度越来越高，内部的晶体管数已达到几千万个。虽然从最初的CPU发展到现在，其晶体管数增加了几千倍，但是CPU的内部结构仍然可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的性能大致上反映了它所配置的微机的性能。CPU主要的性能指标有11项，下面分

2、别介绍。1.字长所谓字长，即处理器一次性加工运算二进制数的最大位数。字长是处理器性能指标的主要量度之一，它与计算机其他性能指标(如内存最大容量、文件的最大长度、数据在计算机内部的传输速度、计算机处理速度和精度等)有着十分密切的关系。字长是计算机系统体系结构、操作系统结构和应用软件设计的基础，也是决定计算机系统综合性能的基础。2.主频主频也就是CPU的时钟频率，简单地说就是CPU运算时的工作频率。一般说来，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，当然CPU的速度也就越快。不过由于各种各样的CPU的内部结构不尽

3、相同，因此并非所有的时钟频率相同的CPU其性能都一样。外频是系统总线的工作频率；倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。三者有着十分密切的关系，即：主频=外频×倍频。3.内存总线速度与扩展总线内存总线速度(MemoryBusSpeed)一般等同于CPU的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，开发了二级(L2)缓存，来协调两者之间的差异，内存总线速度就是指CPU与二级高速缓存以及内存之间的工作频率。扩展总线(ExpansionBus)指的是安装

4、在微机系统上的局部总线。如VESA或PCI总线，它们是CPU联系外部设备的桥梁。4.工作电压工作电压(SupplyVoltage)指的是CPU正常工作所需的电压。早期CPU(286～486)的工作电压为5V，由于制造工艺相对落后，以致CPU发热量大，寿命短。随着CPU的制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压逐步下降，到奔腾时代，电压曾有过3.5V，后来又下降到3.3V，甚至降到了2.8V，Intel最新出品的Coppermine已经采用1.6V的工作电压了。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题，这对于笔记本电脑尤

5、其重要。随着CPU的制造工艺与主频的提高，近年来各种CPU的工作电压有逐步下降的趋势。5.地址总线宽度地址总线宽度决定了CPU可以访问存储器的物理地址空间，简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。地址线的宽度为20位的微机，最多可以直接访问1MB的物理空间，但是对于386以上的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096MB(4GB)的物理空间。6.数据总线宽度数据总线负责整个系统数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。7.协处

6、理器协处理器主要的功能就是负责浮点运算。在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的，主板上可以另外加一个外置协处理器，其目的就是增强浮点运算的功能。486以后的CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算功能，含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些需要进行复杂计算的软件系统(如高版本的AutoCAD)就需要协处理器支持。8.流水线技术、超标量流水线(PipeLine)是Intel首次在486芯片中开始使用的技术。流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。在CPU中由

7、5～6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5～6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指CPU内部的流水线超过通常的5～6步以上，例如，PentiumPro的流水线就长达14步。将流水线的步(级)数设计得越多，其完成一条指令的速度就越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。只有Pentium级以上的CPU才具有这种超标量结构，这是因为现代的CPU越来越多

8、地采用了RISC技术。486以下的CPU属于低标量结构，即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。9.高速缓存高速缓存(Cache)分内置和外置两种，用来解决CPU与内存之间传输速度的匹配。内置的高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，容量越大，性能也就相对提高。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，高