微型计算机系统原理及应用第13章第二十五次剖析.ppt

济南大学控制学院 2007年 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、直至必威体育精装版的奔腾4，形成了IA（Intel Architectuce)-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结构微处理器的必威体育精装版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结构系列的必威体育精装版的处理器上执行. 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(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. 13.1.1 Intel80386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（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） 13.1.2 Intel80486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。 13.1.4 Intel P6系列处理器 建立新的性能标准，工艺先进(0.6微米）。 Intel Pentium Pro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Intel Pentium II、 Intel Pentium II Xeon(至强）、 Intel Celeron（赛扬）、 Intel Pentium III Xeon(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 13.1.5 Intel 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 13.2 Intel 80386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）。 13.1.3 Intel 80486微处理器的功能结构 其基本基础结构与80386一样，不同的是: （1）将80386处理器的指令译码和执行部件扩展成五级流水线，五条指令可同时执行，最快能够在每个CPU时钟内执行一条指令； （2）增加8KB高速缓存Cache），在此的指令可每个时钟内执行5个以上； （3）在80486中首次将浮点处理器部件80X87 FPU集成到微处理器 （4）总线接