第2章_80x86系列结构微处理器与.ppt

第 2 章 80x86系列结构微处理器与8086 复习 （8A）H=（ ）D 微处理器、微型计算机和微型计算机系统的区别是什么？ 奔腾系列的微处理器的字长是多少？ 后期进一步掌握：CPU的内部结构、程序的执行过程和寻址方式 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 功能扩展 从16位扩展为32位，目前正向64位转移 32位地址的寻址空间为4GB，大于主流计算机实际内存配置，尚有应用余地 从实模式至保护模式 实现操作系统核心程序和应用程序的严格隔离，多任务之间完全隔离 虚拟内存：匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 流水线：在CPU中把一条指令分解成多个可单独处理的操作，使每个操作在一个专门的硬件站（stage）上执行，这样一条指令需要顺序地经过流水线中多个站的处理才能完成，但是前后相连的几条指令可以依次流入流水线中，在多个站间重叠执行，因此可以实现指令的并行处理。 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 2.2 8086的功能结构 指令的执行过程 取指令 指令译码 指令执行 在指令执行时根据需要在存储器中存取操作数。 在8位微处理器中 指令都是直接从存储器中取出 处理器串行工作 2.2 8086的功能结构 串行工作方式 2.2 8086的功能结构 从功能上来说分成两大部分，总线接口单元 BIU（Bus Interface Unit)和执行单元 EU（Execution Unit). BIU:负责与存储器接口，即8086与存储器之间的信息传送，都是由BIU负责进行的,即： (1) BIU从内存的指定部分取出指令，送至指令队列排队。 (2) 从内存的指定部分取出执行指令时所需的操作数，送至EU部分 EU: 负责指令的执行 2.2 8086的功能结构 第2章 作业 1．执行下面的运算后，FLAGS中各状态标志是什么值？ 5439H+456AH 习题P42：2.7；2.9；2.14；2.16 《微机原理与接口技术》 JUST 第 2 章 80x86系列结构微处理器与8086 本章讲述： 2.1 80x86系列微处理器是8086的延伸 2.2 8086的功能结构 2.3 8086微处理器的执行环境 80x86性能的提高：流水线、超标量与CACHE 五级流水线： PF(预取)：处理器从代码cache中预取指令 D1(译码阶段1)：处理器对指令译码确定操作码和寻址信 息。 D2(译码阶段2)：产生访问存储器的地址 EX(执行)：处理器或者访问数据cache，或者利用ALU等功能单元计算结果 WB(写回)：利用指令运行结果更新寄存器和标志寄存器 80x86性能的提高：流水线、超标量与CACHE 80486的指令分PF、D1、D2、EX、WB五个操作步骤 0 1 2 3 4 5 6 8 7 时间 i1 PF D1 D2 EX WB PF D1 D2 EX WB PF D1 D2 EX WB PF D1 D2 EX WB i2 i3 i4 2、超标量：配置多个执行部件和指令译码电路， 能同时执行多条指令。 Pentium由三个执行单元组织而成，一个执行浮点指令，另两个执行整型指令（U流水线和V流水线），这意味着Pentium同时可以执行三条指令 超标量 3、CACHE 存储器的集成度和工作速度相对于CPU差一个数量级 减少存储器中取指令和数据的时间，利用指令执行的局部性原理，把近期可能用到的指令与数据放在工作速度比存储器更高的缓存中 1）CPU执行指令时总线处于空闲状态 2）CPU访问存储器(存取数据或指令)时要等待总线操作的完成 取指 执行 取指 执行 ….. 执行 取指 时间 缺点：CPU无法全速运行 解决：总线空闲时预取指令，使CPU需要指令时能立刻得到 内部暂存器 IP ES SS DS CS 输入/输出控制电路 外部总线 执行部分控制电路 1 2 3 4 5 6 ∑ ALU 标志寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI 通用 寄存 器 地址加法器 指令队列缓冲器 执行部件 （EU) 总线接口部件 （BIU) 16位 20位 16位 8位 2.2 8086的功能结构 AX