2.1计算机原理与微机03.ppt

计算机原理与微机 第二章 80X86微处理器的结构 2.1 8086微处理器的内部结构 2.2 8086的引脚及功能 2.3 8086系统组成及时序 2.4 高性能微处理器 2.1 8086微处理器的内部结构 主要内容 微处理器的主要性能指标 80X86系列微处理器的有关新技术 8086的内部结构 8086的寄存器结构 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 数据总线宽度或字长（Data Bus Width） 时钟频率（Clock Frequency） 高速缓冲存储器（Cache Memory） 地址总线宽度： 工作电压（Work Voltage） 制造工艺 iCOMP指数 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 1.数据总线宽度或字长（Data Bus Width） 字长：CPU一次所能处理的二进制的位数 ，一般等于CPU数据总线的宽度。 一般可按CPU的字长来划分CPU的档次，如16位机、32位机、64位机等。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 2. 时钟频率（Clock Frequency） 主频 ：CPU内核的实际工作频率 。 CPU主频对系统性能的影响可通过以下公式表现出来： t= n × 1/f ? f越高，执行一条指令所需的时间越短，CPU速率越快。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 2. 时钟频率（Clock Frequency） 外频： 指CPU总线频率，或称系统频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率 。 倍频系数： CPU主频与外频之间的相对比例关系。在外频不变的情况下，可以通过提高倍频系数来提高主频。 CPU频率＝外频×倍频系数 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 2. 时钟频率（Clock Frequency） 前端总线频率 ： 前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道，而“前端总线频率”(FSB)就是该通道“运输数据的速度”。 P4系列CPU采用“Quad-pumped”技术，使前端总线在一个时钟周期内，可以传输4倍的数据。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 3.高速缓冲存储器（Cache） CPU的速度越来越快，而内存的速度相对较慢，很难与CPU的速度相匹配，使CPU在与内存交换数据时不得不插入一些等待状态，大大降低了CPU的速度。为了解决这一问题，利用与CPU速度相同的、容量较小的SRAM作为CPU和内存之间的高速缓冲存储器Cache，可以显著提高CPU的速度，从而提高整个PC的性能。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 3.高速缓冲存储器（Cache） 集成在CPU内部的高速缓存称为一级高速缓存或内部高速缓存(即L1 Cache)。 集成在CPU芯片外部的高速缓存称为二级高速缓存或L2 Cache。从Pentium II开始，将L2 Cache集成在片内。 Itanium CPU采用了片内L3 Cache。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 3.高速缓冲存储器（Cache） CPU对于分级结构的Cache访问过程： 首先访问一级Cache，若未命中则访问二级Cache，若仍未命中则需访问主存，若命中则从Cache中高速获取数据。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 4. 地址总线宽度： 决定CPU可以访问的物理地址空间的大小。 若地址线n位，则寻址范围是2n 字节。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 5. 工作电压（Work Voltage） 指CPU正常工作时所需的电压。 低电压可以解决耗电量过大和发热量过高的问题。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 6. 制造工艺 线宽：指芯片上的最基本功能单元（门电路）的宽度。 线宽小→晶体管小、密集→降低芯片功耗→系统更稳定，CPU可以运行在更高的频率下→在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶片→降低了成本。 2.1 8086微处理器的内部结构 微处理器的主要性能指标 7. iCOMP指数 衡量Intel系列微处理器性能的综合指数。 度量方式 16位整数运算占53％; 16位浮点运算占2％ 32位整数运算占15％ 16位图形处理占10％