[信息与通信]第02章 2_IA-32结构微处理器与8086.ppt

※主要内容※ 1、8086的内部结构 2、8086的寄存器结构 3、8086和8088的比较与工作方式 4、8086的引脚、时钟与总线 本讲目录 2.1 IA-32微处理器是8086的延伸 2.1.1 8086功能的扩展 2.1.2 8086性能的提高 2.2 8086的功能结构 2.2.1、执行部件 2.2.2、总线接口单元BIU 2.2.3 物理地址和逻辑地址 2.3 8086微处理器的执行环境 2.3.1 基本执行环境概要 2.3.2、8086的引脚特性 2.3.3、I/O组织 2.1 IA-32微处理器是8086的延伸 2.1.1 8086功能的扩展 从16位扩展为32位 8086是16位微处理器。 16位能表示的数的范围是十分有限的；用16位作为地址，只能寻址64KB 。 1985年，Intel公司推出了第一个32位的微处理器——80386 。 1. 32位，能表示的数的范围得到了极大的扩展。 32位地址能寻址4GB物理地址。 2. 在80386中真正完善保护模式。 3. 集成了片内存储管理单元（MMU）。 4. 浮点支持。 5．MMX技术 IA-32处理器中增加了MMX技术及相应的指令。 2.1.2 8086性能的提高 1．利用流水线技术提高操作的并行性 2．引入片内缓存（Cache） 指令流水线 串行工作方式 8086以前的CPU采用串行工作方式: 取指令和执行指令在不同的时刻按顺序执行。 并行工作方式 8086CPU采用并行工作方式: 取指令和执行指令可同时执行，需要专门的硬件支持。 2.2 8086的功能结构 8086 CPU从功能上来说分成两大部分：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）和执行单元（Execution Unit，EU）。 BIU负责8086 CPU与存储器之间的信息传送。 EU负责指令的执行。 2.2.1、执行部件 执行部件4大作用： 2.2.2、总线接口单元BIU 2、总线接口单元BIU的2个功能： 2.2.3 物理地址和逻辑地址 2.3 8086微处理器的执行环境 2.3.1 基本执行环境概要 在8086微处理器上执行的程序或任务都有一组执行指令的资源用于存储代码、数据和状态信息。 标志寄存器FLAGS 举例 作业 P41：2.1、2.3、2.5。 ８０８６微处理器外部引脚结构 (1)时钟(CLK) (2)地址总线(A19～A0) 引脚分类 (3)数据总线(D15 ～ D0) D15 ～ D0是8086微处理器的16位双向数据总线; * 第2章 IA-32结构微处理器和8086 第2章 IA-32结构微处理器与8086 6．流SIMD扩展（SSE） 自Pentium III处理器开始，在IA-32微处理器中引进了流SIMD（单指令多数据）扩展（SSE）技术。 取指令 指令译码 取操作数 执行指令 存放结果 CPU执行一条指令的过程类似于工厂生产流水线，被分 解为多个小的步骤，称为指令流水线。 原料 调度分配 生产线 成品 仓库 出厂 数据和程序指令 控制器的调度分配 ALU等 功能部件 处理后的数据 存储器 输出 取指令1 执行1 取指令2 执行2 CPU BUS 忙 碌 忙 碌 取指令3 执行3 忙 碌 空闲 空闲 空闲 t1 t0 t2 t3 t4 t5 6个周期执行了3条指令 取指令1 取指令2 取指令3 取指令4 执行1 执行2 执行3 BUS 忙碌 执行4 CPU t1 t0 t2 t3 t4 t5 取指令5 执行5 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 6个周期执行了5条指令 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI 通用寄存器 暂存寄存器 ALU 标志 执行部分控制电路 1 2 3 4 5 6 CS DS SS ES IP 内部寄存器 I/O控制电路 地址加法器 20位 16位 8位 指令队列缓冲器 外总线 执行部件 总线接口部件 8086CPU结构图 （4）进行算术运算。 （3）接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口。 （2）对指令进行译码，发出相应的控制信号。 （1）从指令队列中取出指令。 （2）CPU执行指令时，到指定的位置取操作数， 并将其送至指定的单元或外设。 （1）预取指令送到指令队列。 6417H∶0100H 6417H×10H + 01