微型计算机系统原理及应用-第13章-第二十五次ppt课件.ppt

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1、13.1X86系列处理器的功能结构13.2X86系列结构微处理器的工作方式第13章X86系列微处理器的结构与工作方式概述微处理器的发展第一节课详细讲过。20年来，Intel公司的微处理器有了极大的发展，从8086（8088）到80286、80386、80486、奔腾（也称为80586）、奔腾MMX、奔腾PRO（也称80686）、奔腾II、奔腾III、直至最新的奔腾4，形成了IA（IntelArchitectuce)-32结构。目前IA-64已经推出，微处理器正在向64位发展。上节课对8086/8088微处理器的结构详细讲过（是我们学

2、的重点，也是学习IA-32微处理器结构的起点和基础。回顾其建筑模型，也就是IA-32结构）IA-32结构微处理器的最新版本的发展能追溯到8085和8080微处理器和4004微处理器.在IA-32结构系统引进32位微处理器之前,是8086/8088.所以IA-32结构微处理器同时包括16位和32位微处理器.IA-32结构最成功之作:1978年开始的那些处理器建立的目标程序仍然能够在IA-32结构系列的最新的处理器上执行.8086/8088将段引进IA-32结构.关于段----16位寄存器---64KB的内存指针---可以段于与段的寻址

3、(即256KB)----用段和16位指针可形成20位(1MB)的地址范围.80286在此基础上扩充24位基地址,允许最大物理存储器16KB.13.1.1Intel80386微处理器80386微处理器是在IA-32结构微处理器系列中第一个32位处理器.80386是32位处理器，每个32位寄存器(EAX----AX参见P53)的后一半保留两个早期处理器（8086和80286）的16位寄存器的特性，以提供完全的后向兼容。32位总线提供4GB的物理空间;在原来基础上引用许多的新技术，如段中又分页（每段分256页大家可以空间想象）；码预取单元

4、（从总线单元接受目标码并把它存放至16字节队列）。其结构功能:有6个并行操作部件(总线接口单元、码预取单元、指令译码单元、执行单元、段单元和分页单元）13.1.2Intel80486微处理器80486在80386基础上扩展为五个流水线段（定义见P170第9行）。在不同段上同时执行五条指令。增加8KB的缓存（Cache).80486是第一次把80X87FPU（浮点处理单元----浮点数一般采用M×2E的形式来表示，M为，它一般为小数；E为阶码，）集成到处理器上并增加了新的引脚、位和指令支持更复杂有力的系统（二级Cache支持和多处理器

5、支持）。使用专用的中断脚触发的系统管理模式，允许复杂的系统管理特性（如：停止时钟、自动暂停电源下降、减速的时钟速率下执行以节省电源）。在工艺方面方面进一步改善。13.1.3Pentium处理器Intel奔腾（Pentium）处理器增加了第二个执行流水线以达到超标量性能。一片Cache加到16KB，主要寄存器是32位，每段可形成4MB的页，外部总线到64位，内部可以进行128和256位的数据相互传送，而且增加了高级可编程中断控制器（？）。把IntelMMX（8个64位积存器）技术引入IA-32结构。可以进行单指令多数据（SIMD）执行

6、方式，从而使高级媒体技术、摄像处理和数据压缩应用程序运行和应用成为可能。13.1.4IntelP6系列处理器建立新的性能标准，工艺先进(0.6微米）。IntelPentiumPro处理器是基于P6微结构的第一个处理器。P6处理器系统随后的成员是IntelPentiumII、IntelPentiumIIXeon(至强）、IntelCeleron（赛扬）、IntelPentiumIIIXeon(至强）处理器。其主要性能：能被5个执行单元顺序执行。Cache增加到256KB总线扩展为36位总线最大可达到64GB的物理地址空间13.1.5I

7、ntel奔腾2--4处理器工艺逐步提高Cache逐步增到1MB逐步加速视频、语音、加密、摄像和照片处理技术13.2Intel80386微处理器的功能结构功能具体体现：（1）.从16位寄存器发展32位寄存器；（2）.地址寄存器也发展为32位，可寻址的地址范围达到4GM（但段寄存器仍为16位),可分页；（3）.增加了保护方式，使处理器有了两种工作方式：实地址方式和保护虚地址方式，实地址方式用于与8086兼容；保护虚地址方式32位处理器能够真正发挥其完整功能的工作方式；（4）.引入了多任务、任务切换的概念；（5）.引入了四级特权，引入了调

8、用门、陷入门、中断门，使程序在不同特权之间切换；（6）.引入了存储管理单元（MMU），使采用80386的操作系统方便地实现页（每页为4KB）虚拟存储器管理；（7）.增加了新指令（主要保护方式的指令）。13.1.3Intel80486微