第二章 微处理器与系统结构课件.ppt

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1、第二章微处理器与系统结构总学时82.1微处理器性能指标主频：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：决定了字长，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高速度缓存(CACHE)：L1/L2Write-through

2、缓存，只对读有效write-back缓存，对读写都有效内置协处理器：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等微处理器标识微处理器类型(Intel)4004：4位8085/8088：8位8086、80286：16位80386、80486、80586：32位Pentium、PentiumPRO、Penti

3、umII、PentiumIII、Pentium4：32/64位8086/8088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）8086CPU功能结构图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AXAHALBXBHBLCXC

4、HCLDXDHDLSPBPDISICSDSSSES80888086IP暂存器8086总线一、8086执行部件EU算术逻辑单元ALU(ArithmeticandLogicUnit)进行所有的算术和逻辑运算计算寻址单元的十六位偏移地址EA(EffectAddress)EU控制器接收指令队列中的指令，进行指令译码、分析，形成各种控制信号，实现EU各个部件完成规定动作的控制标志寄存器F通用寄存器标志寄存器F唯一能按位操作的寄存器只定义了其中9位，另外7位未定义（不用）6位状态标志：OF、SF、ZF、PF、CF、AF3位控制标志：DF、IF、TFO

5、FDFIFTFSFZFAFPFCFD15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0状态标志反映指令对数据作用之后，结果的状态（不是结果本身）。这些状态将控制后续指令的执行OF(OverflowFlag)：溢出标志(指补码)，F.11OF=1：在运算过程中，如操作数超过了机器表示的范围称为溢出。OF=0：在运算过程中，如操作数未超过了机器能表示的范围称为不溢出。求解方法：最高位进位次高位进位字节允许范围：-128—+127字允许范围：-32768—+32767状态标志CF（CarryFlag）：进位/借位标志，

6、F.0CF=1：最高位需要向前产生进位/借位。CF=0：最高位不会向前产生进位/借位。AF（AuxiliaryCarryFlag）：辅助进位标志，F.4AF=1：数据的第3位（半个字节）需要向前产生进位/借位。AF=0：数据的第3位（半个字节）不会向前产生进位/借位。状态标志SF（SignFlag）：符号标志，F.7SF=1：运算结果的最高位为1，如果为带符号数，则为负数。SF=0：运算结果的最高位为0，如果为带符号数，则为正数。带符号数的最高位为符号位；而无符号数的最高位为数值位。ZF（ZeroFlag）：全零标志，F.6ZF=1：运算

7、结果为全0。不包括进位的情况ZF=0：运算结果不为0。状态标志PF(ParityFlag)：奇偶标志PF=1:结果的低8位中有偶数个1。PF=0:结果的低8位中有奇数个1。有些运算操作将影响全部状态标志，如加法、减法运算有些操作影响部分状态标志，如移位操作有些指令的操作不影响任何状态标志，如数据传送指令10001101001101100011001000011001+0110011010101001运算结果最高位为1∴SF=1；例：2个数相加后，分析各标志位的值第三位向第四位有进位∴AF=1；次高位向最高位有进位，最高位向前没有进位，∴O

8、F=10=1最高位没有进位∴CF=0；低8位中1的个数为偶数个∴PF=1；运算结果本身≠0∴ZF=0；10001101001101100011001000011001-00101100100