南航《微机原理与接口技术》复习(2014～2015(I)闭卷).docx

《微机原理与接口技术》复习要点本课程讲授的主要章节有:第1章、第2章、第5章、第6章、第7章、第8章，第10章、第11章和第12章，第3和第4章在于应用之中（编程基础）。重点章节：第2章、第5章、第6章、第7章和第10章。第一部分内容回顾第2章处理器2.1 微处理器概述微处理器的性能指标功耗＝动态电容×电压×电流×频率性能＝核心频率×每个周期执行指令的条数理解性能与功耗公式的含义，能回答相关问题处理器的几种工作方式1. Intel微处理器具有的工作方式：实地址方式、保护地址方式、虚拟８６方式、系统管理方式及IA-32E方式。2. 不同处理器具有的工作方式（1）8086/8088仅实地址方式（2）80286：实地址方式、保护地址方式（3）80386/486：实地址方式、保护地址方式、虚拟８６方式（4）Pentium～Pentium 4：实地址方式、保护地址方式、虚拟８６方式、系统管理方式（5）Cure 系列：实地址方式、保护地址方式、虚拟８６方式、系统管理方式、IA-32E方式（支持64位操作）3. 不同模式之间的切换方法：会有汇编语言程序在实地址方式和保护地址方式间来切换流水线及超标量结构1. 超标量(Superscalar)是指在 CPU中有一条以上的超级流水线，并且每时钟周期内可以执行一条及以上的指令，这种设计技术称为超标量技术，对应处理器的结构，称为超标量结构。2. 不同处理器的超标量结构处理器80486PentiumPentium ProPentiumIIPentiumIIIPentium4Core 2 DuoCore 2 QuardCore i3/5/7流水线级数5512121220(478)31(775)141414流水线个数123333(2个倍速)4×24×46×2/4/单周期执指条数123335 (1＋2×2)81612/243. 常用核心架构把Intel微处理器的核心体系结构分为：（1）80X86架构（8086/8088、80286、80386和80486）（2）P5架构（Pentium、MMX Pentium）（3）P6架构（Pentium Pro、PentiumⅡ和Pentium Ⅲ）（4）NetBurst架构（Pentium 4）（5）Core架构（Pentium Dual-Core、Core 2 Duo、Core 2 Quad和Core 2 Extreme以及Corei3/5/7二~四代等）。2.2 微处理器内部结构8086：两个部件=BIU+EUBIU：负责内外信息交换。还负责物理地址合成。EU：执行全部指令80286：四个部件=BU+EU+AU+IUBU：负责内外信息交换。EU：执行全部指令AU：计算物理地址IU：指令译码80386：六个部件=SU（分段）+PU（分页）+BU（总线）+IPU（预取）+IDU（译码）+EU（执行）80486：八个部件=整数部件+浮点部件+分段部件+分页部件+总线部件+指令预取部件+指令部件+Cache部件Pentium：两条超标量指令流水线U（复杂）+V（简单）1、 主要特点：RISC型超标量结构、高性能浮点运算器、双重分离高速缓存、64位数据总线（外部）、分支预测、系统管理方式等。2、内部关键部件及其功能（1）BTB（Branch Target Buffer）：分支目标缓冲器 ，可对分支指令进行预测，目的是提高流水线执行效率 。在Pentium微处理器中，使用了BTB预测分支指令，这样可在分支指令进入指令流水线之前预先安排指令的顺序，而不致使指令流水线的执行产生停滞或混乱。（2）两重分离Cache：8KB指令Cache+8KB数据Cache（3）两条超标量指令流水线（整数部件）：U-流水线+V-指令流水线 U-流水线可执行复杂指令和简单指令 V-指令流水线仅能执行简单指令）1个时钟周期可执行两条简单指令Pentium II/Pentium III:Pentium II 和Pentium III 内部有三条超标量指令流水线，在一个时钟周期可执行三条简单指令Pentium 4 ：P4的核心特点：内有高速执行引擎（ALU倍速工作），如主频2GHz,则内部ALU可工作在4GHZ内部三条指令流水线，其中两条倍速工作，因此一个时钟周期可执行简单指令5条Cure 架构处理器：多核结构，每个核4个（i3、5、7系列6个 ）超标量指令流水线。主要特点:4/6个超标量指令流水线，每个核心内建4/6组指令编译器支持EM64T（支持64位指令集）以及虚拟化技术多核心架构，共享2MB/4MB/6MB/8MB/12MB二级缓存低功耗，高性能2.3微处理器寄存器结构 31 …………. 16 15…… 8 7…3.2 1.0EAX AH　AX AL累加器数据寄存器地址寄存器控制寄存器段寄