微机原理第2章-IA32微处理器的功能结构.pptVIP

天津工业大学计算机技术与自动化学院天津工业大学计算机技术与自动化学院第二章IA-32微处理器的

功能结构Amdahl,19642.2IA-32微处理器的功能结构计算机体系结构的含义计算机体系结构=computerarchitecture(计算机系统结构)计算机体系结构是程序员所看到的系统的一些属性：概念性的结构和功能上的表现，这些属性既不同于数据流和控制的组织，也不同于逻辑设计和物理实现。计算机体系结构是连接硬件和软件的一门学科，它研究的内容不但涉及计算机硬件，也涉及计算机软件。“系统结构”是指概念性结构和功能特性（功能模块），就相当于动物的器官组成及其功能特性，如鸡有胃，胃可以消化食物。至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由什么组成就不是“系统结构”研究的问题了，而是“系统组成”研究的问题。所谓“系统组成”就是在逻辑上如何实现这种功能（功能模块的组成器件）。而计算机物理实现，主要着眼于器件技术和微组装技术（器件的物理实现）。计算机体系结构（应用）、组成（设计）及物理实现（制造）2.2.1Intel8086微处理器的功能结构23%Option1总线接口单元BIU执行单元部件EU由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）、标志寄存器（FR）和内部控制逻辑组成。由段寄存器（CS、DS、SS、ES）、指令指针寄存器(IP）、地址加法器、内部寄存器、指令队列缓冲器及I/O控制逻辑等部分组成。30%Option2执行单元AHALBHBLCLCHDHDLSPBPDISI通用寄存器CSDSSSESIP内部暂存器总线控制逻辑1234AXBXCXDX数据总线运运算寄存器ALU标志寄存器外部总线80888位808616位指令对列8086为6字节16位执行控制电路总线接口单元地址加法器20位16位段寄存器指令指针（EU）（BIU）指令花费时间＝指令执行早期计算机指令执行过程：每条指令的执行有取指、译码和执行。8088CPU指令执行过程：指令花费时间＝取指＋指令执行指令的重叠操作2.2.280386的功能结构010203拥有32位数据线和地址线，可以寻址4GB的物理地址；存储器组织首次将32位的寄存器组引入80x86体系的微处理器中，32位的低半部分向下兼容；段寄存器仍为16位，段空间为4GB；内部执行环境（寄存器组）实地址；保护模式；虚拟8086模式；操作模式80386的主要特点2.3IA-32结构微处理器

的执行环境存储器地址空间（8086）基本执行环境若存放的信息是双字，则将双字的低位字存放在低地址，高位字存放在高地址若存放的信息是字，则将字的低位字节存放在低地址，高位字节存放在高地址若存放的信息是字节，则按顺序存放220=1MB，地址由00000-FFFFF(H)编码（2）基本程序执行寄存器实地址方式存储器组织四个不同的段：代码段存放机器指令；数据段存放数据信息；堆栈段供堆栈使用；附加段通常用来存放附加数据；8086有四个16位段寄存器：cs?代码段;ds?数据段；ss?堆栈段；es?附加段。地址的标准写法为：“段：偏移量”。注意由于位移可以重叠，所以给出的“段：偏移量”不是唯一的。如下列地址均指向同一内存单元：0000：01230002：01030008：00A30010：00230012：0003段可以位于内存中的任何位置，段的首地址必须能被16整除；若段寄存器存放的是10H，而偏移量是100H，下列步骤说明实际物理地址计算过程：段寄存器：000000000001000