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第2章 2.2 Intel 80X86微处理器的功能结构 2.2.1 Intel 80386微处理器 80386是Intel公司在1985年10月推出的32位微处理器，它采用先进的高速CHMOS（互补高速金属氧化物半导体）工艺，既具有HMOS的高性能特点，也具有CMOS低功耗的特点。80386CPU芯片内部集成有27.5万个晶体管，整个芯片采用132引脚的陶瓷网格阵列PGA封装，具有高可靠性和紧密性。系统采用了高速缓冲器结构，可大大提高指令的执行速度和工作效率。 典型微处理器 第2章 1. 80386的主要特点 （1）80386微处理器拥有32位数据总线和32位地址总线，可直接寻址4GB（232）的物理存储空间，同时具有虚拟存储的能力，虚拟存储空间达64TB。存储器采用分段结构，一个段最大可为4G字节。 （2）系统采用了流水线和指令重叠技术、虚拟存储技术、片内存储器管理技术、存储器管理分段分页保护技术等，使80386系统实现了多用户多任务操作，功能得到大大加强。 （3）提供32位的指令，可支持8位、16位、32位的数据类型，具有8个通用的32位寄存器，具有片内地址转换的高速缓冲存储器Cache。 典型微处理器 第2章 （4）提供32位外部总线接口，最大数据传输速率为32Mbps。系统可同高速的DRAM芯片接口，支持动态总线宽度控制，能动态地切换32位/16位数据总线。 （5）具有片内集成的存储器管理部件MMU，可支持虚拟存储和特权保护，保护机构采用4级特权层，可选择片内分页单元。片内具有多任务机构，能快速完成任务的切换。 （6）通过配置浮点协处理器80387实现数据高速处理，加快了浮点运算速度。 （7）80386系统能在时钟频率为12.5 MHz或16 MHz下可靠工作，指令的执行速度可达3~4MIPS以上。 典型微处理器 第2章 2. 80386的工作方式 （1）实地址方式：当系统启动或复位时，80386微处理器自动进入实地址方式工作,可以访问32位寄存器组。 ? （2）保护方式：此方式下存储器按段进行组织，每段最长为4GB，同时该方式下的80386 CPU可寻址 4 GB物理地址及 64TB虚拟地址空间。因此，对64TB虚拟存储空间允许每个任务最多可用16K个段。? （3）虚拟8086方式：此方式可在实地址方式下运行 8086 应用程序，同时，利用80386CPU的虚拟保护机构运行多用户操作系统及程序，能实现同时运行多个用户程序，计算机资源得到共享，非常灵活。 典型微处理器 第2章 3.80386的内部结构 80386CPU由总线接口部件、指令预取部件、指令译码部件、控制部件、数据部件、保护测试部件、分段部件和分页部件等组成。 其内部结构如图2-16所示。 典型微处理器 图2-16 80386CPU的内部结构框图 第2章 2.2.2 Intel 80486微处理器 Intel公司在1989年4月推出了与80386完全兼容但功能更强的32位微处理器80486，它是对80386的改进和发展，是第二代32位微处理器的代表。该芯片采用1mm的CHMOS工艺，芯片内集成了120万个晶体管，时钟频率为25~66MHz，内部寄存器为32位，数据总线和地址总线也皆为32位，采用168条引线网格阵列式封装。 典型微处理器 第2章 典型微处理器 1．80486的主要特点 （1）80486是在复杂指令集计算机CISC技术的基础上，首次采用了精简指令集计算机RISC技术的80X86系列微处理器。 （2）把浮点运算部件和高速缓冲存储器Cache集成在芯片内，使运算速度和数据存取速度得到大大提高。 （3）80486增加了多处理器指令，增强了多重处理系统，片上硬件确保了超高速缓存一致性协议，并支持多级超高速缓存结构。 （4）80486具有机内自测试功能，可以广泛地测试片上逻辑电路、超高速缓存和片上分页转换高速缓存，支持硬件测试、Intel软件和扩展的第三者软件，调试性能包括执行指令和存取数据时的断点设置功能。 第2章 2. 80486的基本结构 80486CPU的内部结构如图2-17所示，它包括总线接口部件、片内高速缓冲存储器Cache、指令预取、指令译码、控制/保护、整数、浮点运算、分段和分页等功能部件。80486将这些部件集成在一块芯片上，既可以减少主板空间，还可以提高CPU的执行速度。 典型微处理器 图2-17 80486CPU内部结构 * * 本章主要教学内容 8086微处理器内部组成、寄存器结构 8086微处理器的外部引脚特性和作用 8086微处理器的存储器和I/O组织 8086的时序和总线概