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第12章 高性能微处理器 12.1 80286微处理器 12.2 80386微处理器 12.3 80486微处理器 12.4 Pentium处理器 12.1 80286微处理器 12.1.1 80286的内部结构分析 12.1.2 80286的寄存器 12.1.3 80286的存储器组织 保护模式下的存储器寻址 段描述符 实例 12.2 80386微处理器 12.2.1 80386的内部结构 寄存器结构 12.2.3 80386的工作方式 12.2.4 80386的存储器管理 (1) 分段管理 (2) 分页管理 80386的存储器的分页机构 (3) 80386的高速缓冲存储管理 12.3 80486微处理器 12.3.1 80486的内部结构 12.3.2 80486的技术特点 12.4 Pentium处理器 12.4.1 Pentium处理器的内部结构 12.4.2 Pentium?处理器的技术特点 12.4.3 Pentium处理器的发展 摩尔定律 * 第12章 高性能微处理器 * 80286主要由总线部件(BU)、指令部件(IU)、执行部件(EU)和地址部件(AU)四个独立的处理部件构成一个有机的整体，并加强它们之间的并行操作程序，有效地加快处理速度。 (1)BU是微处理器与系统之间的一个高速接口，负责管理、控制总线操作。它有效地管理、控制80286与存储器、外部设备的联系。以最高的速率传送数据和预取指令的操作，实现零等待状态，完成对外的读/写。 (2)IU负责从存储区域中取出指令，送入预取指令队列。该队列是预取器和指令译码器之间的一个缓冲。指令译码器将指令从队列中取出、译码后送入已译码指令队列，并作好供EU执行的准备。IU连续译码，与此同时，EU执行的总是事先由IU译好的指令。这样译码和执行并行操作，改善了流水线功能，从而大大提高了80286的工作速度。 (3)EU负责执行已译码的指令，按照所需步骤完成微处理器的算术、逻辑运算以及其他数据加工等操作。 (4)AU由偏移量加法器、段界限值检查器、段基地址寄存器、段长度寄存器和物理地址加法器等部件构成，完成执行指令过程中的有关寻址操作。它实施存储器管理及保护功能，计算出操作数据的物理地址，同时检查保护权。在保护方式下，AU提供完全的存储管理、保护和虚拟存储等支持。AU内部有一个高速缓冲寄存器，该寄存器保存着段的基地段、段长界限和当前正在执行的任务所用的全部虚拟存储段的访问权。 80286的寄存器组与8086基本相同。同样有8个16位数据寄存器AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI。80286的4个段寄存器CS，DS，ES，SS各包括16位段选择器和与之相对应的48位段高速缓冲器（8位存取权域、24位基地址域和16位界限域），共64位，用于逻辑地址到物理地址的转换。 80286的标志寄存器增设了两个标志位段寄存器字段。其中，IOPL字段为特权标志，用来定义当前任务的特权层，即优先权（有0～3四级）；NT位为任务嵌套标志，NT＝1，表示当前执行的任务嵌套于另一任务中，否则NT＝0。 80286新设了16位的机器状态字（MSW），只使用其中的低4位。 80286还增设了4个系统表寄存器：全局描述符表寄存器GDTR、局部描述符表寄存器LDTR、中断描述符表寄存器IDTR、任务状态表寄存器TR。这4个系统表寄存器只在保护方式下使用。 80286的保护方式在存储器中设置了三种类型的描述符表：全局描述符表（GDT，Global Descriptor Table）、局部描述符表（LDT，Local Descriptor Table）和中断描述符表（IDT，Interrupt Descriptor Table）。 与8086比较，80286芯片引脚功能最大的差别是不采用地址、数据线复用方式，因此有68条引脚，封装成四面都有引脚的正方形管壳方式。 80286是在芯片内部最早实现存储管理和保护的微处理器。80286有实地址管理方式和保护虚拟地址管理方式。保护虚拟地址管理方式可对多任务操作提供可靠的支持。 80286在加电或复位时自动进入实地址方式。可以通过使用指令LMSW和SMSW置机器状态字MSW中的PE位，使CPU进行实地址方式（PE＝0）和保护虚拟地址方式（PE＝1）的切换。 新增寻址寄存器 如果说，微处理器从8位到16位主要是总线的加宽，那么，从16位到32位，则是从体系结构设计上的概念性的革新。32位微处理器的问世是微处理器发展史的又一里程碑。32微处理器普遍采用流水线技术、指令重叠技术、虚拟存储技术、片内存储管理技术、存储器分段、分页保护技术。这些技术的应用，使32位微机可以更有效地处理数据、文字、图像、图形、语音等各种信息，为实现多用户