第2章(80X86微处理器)课件.ppt

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1、第二章：80x86微处理器掌握：8086微处理器内部结构掌握：8086寄存器功能（寄存器的默认用法、标志寄存器）掌握：8086的存储器组织结构（物理地址的确定）掌握：8086引脚信号和工作模式（最大、最小模式的差别）第二章：80x86微处理器微处理器的性能指标及发展8086CPU内部功能结构8086CPU寄存器结构8086CPU存储器组织8086CPU引脚信号及工作模式一、微处理器的性能指标及发展微处理器的性能指标字长运算速度访问内存储器空间多处理器系统指令作业方式芯片制造工艺字长决定了CPU表

2、示数据的精度提高了CPU的相对运行速度典型CPU字长CPU并行处理数据的位数，与数据总线的宽度有关。8088——8bit8086——16bit80386——32bitPentium——32bit64bit运算速度计算机完成操作的时间指标。用指令执行时间测量（单位μs）用每秒执行指令数测量（单位MIPS）提高速度的方法提高CPU主频增加数据线条数取指令和执行指令时间重叠双CPU主频：也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高表明微处理器运行越快，主频的单位是MHz。时钟周期：计算机中时间

3、的最小单位。访问内存储器空间Z80CPUAB=16访存空间=216=64K8086CPUAB=20访存空间=220=1M80286CPUAB=24访存空间=224=16M80386CPUAB=32访存空间=232=4GCPU能访问的内存储空间容量，与地址总线宽度有关。多处理器系统微处理器＋协处理器。微处理器完成系统的主要功能协处理器完成系统的特殊功能微处理器芯片8086浮点协处理协处理器芯片8087指令作业方式取指令与执行指令的时间分配。取指令与执行指令分时进行取指令与执行指令同时进行传统8位C

4、PU工作方式80X86CPU工作方式（流水线管理）芯片制造工艺工艺的改进带来更高的芯片集成度。集成度从早期的每片数千个晶体管数量级到近期的每片数百万个晶体管数量级。线条宽度从微米级到纳米级。主频从数兆赫兹到数千兆赫兹。微处理器发展第一代1971年Intel40044位2300108KHz每秒6万次1972年Intel80088位3500基本指令周期为20～50μs第二代1974年Intel80808位60002MHzMC68008位68001976年Z808位100002.5MHz第三代1978

5、年Intel808616位290005MHz／基本指令周期0.5μs1982年Intel8028616位13.4万基本指令周期0.2μs第四代1985年10月8038632位27.5万16-33MHz／3-4MIPS1989年4月8048632位120万33-120MHz/41-54MIPS第五代1993.3.22Pentium32位310万75-133MHz0.6μm1995.11.8Pentiumpro32位550万200MHz/400MIPS第六代1997年PentiumⅡ32位700万2

6、66MHz/400MIPS1999.2.26PentiumⅢ32位2800万450MHz1999.2.24AMD-K6-Ⅲ32位2130万450MHz0.25μm第七代2000.11.24Pentium432位4200万1.4GHz0.18μm微处理器芯片晶体管数目每两年增加一倍CPU性能每18个月增加一倍二、8086CPU内部功能结构8086CPU内部结构图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BIU

7、123456指令队列通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISICSDSSSES8086IP暂存器8086总线图2-18086CPU内部结构8086CPU从功能上可分为下面两个部分执行部件——EU（ExceutionUnit）总线接口部件——BIU（BusInterfaceUnit）此为编程结构：指从程序员和使用者的角度来看的结构。这种结构与CPU内部的物理结构和实际布局是有区别的。BIU、EU的功能总线接口部件BIU——负责与CPU外部传送指令代码或数据（取指、存

8、取数据）执行部件EU——负责指令的执行（指令译码、执行指令）接口部件——BIU4个段寄存器—CS、DS、ES、SS(16位)指令指针寄存器—IP（16位）指令队列缓冲器—6字节地址加法器——20位内部暂存器——16位总线逻辑控制器1.段寄存器CS、DS、ES、SS作用用于存放存储器相应逻辑段的段基地址存储器为什么要分段？解决16位寄存器和20根地址线之间的矛盾。如何分段？根据需要把1MB地址空间划分为若干逻辑段。每个逻辑段必须满足：逻辑段的起始地址必须是16（10H）的整数倍，因为段寄存器长为1