第4章80868088的總線與時序(已修改)
2025-10-09 16:08 本頁面
【正文】 1 第 4章 8086/8088的總線 與時序 2 主要內(nèi)容 ? 8086微處理器的組成、引腳功能； ? 8086的 CPU系統(tǒng)； ? 8086的時序。 3 167。 8086微處理器 主要內(nèi)容： ? 指令流水線 ? 8086外部引線及功能； ? 8086的工作時序。 4 8086的硬件特性（補充） ? 16位微處理器， CMOS型， 40引腳 DIP封裝 ? 16位數(shù)據(jù)總線， 20位地址總線 ? 功耗：＋ 5V， 360mA（低功耗型 80C86僅需 10mA） ? 輸入特性：輸入電流 ≤ ? 邏輯 0： ≤ ? 邏輯 1： ≥ ? 輸出特性： ? 邏輯 0： ≤，最大 ? 邏輯 1： ≥，最大 ? 輸出引腳負載能力： ? 74HC、 74ALS、 74AS、 74F負載 ≤10個 ? 74LS負載 ≤5個 ? 7 74S負載 ≤1個 5 一、指令流水線 取指令 指令譯碼 取操作數(shù) 執(zhí)行指令 存放結(jié)果 ? CPU執(zhí)行一條指令的過程類似于工廠生產(chǎn)流水線，被分 解為多個小的步驟，稱為指令流水線。 原料 調(diào)度分配 生產(chǎn)線 成品 倉庫 出廠 數(shù)據(jù)和程序指令 控制器的調(diào)度分配 ALU等 功能部件 處理后的數(shù)據(jù) 存儲器 輸出 6 指令流水線 ? 指令流水線有兩種運作方式： ? 串行方式 ： 取指令 和 執(zhí)行指令 在不同的時刻按順序執(zhí)行。 ? 并行方式 ： 取指令 和 執(zhí)行指令 可同時執(zhí)行，需要有能并行工作的硬件的支持。 7 串行 工作 方式 ? 8086以前的 CPU采用串行工作方式 取指令 1 執(zhí)行 1 取指令 2 執(zhí)行 2 CPU BUS 忙 碌 忙 碌 取指令 3 執(zhí)行 3 忙 碌 空閑 空閑 空閑 t1 t0 t2 t3 t4 t5 ?6個周期執(zhí)行了 3條指令 8 并行工作方式 ? 8086CPU采用并行工作方式 取指令 1 取指令 2 取指令 3 取指令 4 執(zhí)行 1 執(zhí)行 2 執(zhí)行 3 BUS 忙碌 執(zhí)行 4 CPU t1 t0 t2 t3 t4 t5 取指令 5 執(zhí)行 5 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 ?6個周期執(zhí)行了 5條指令 9 并行操作的前提 ? 取指令部件和指令執(zhí)行部件要能夠并行工作； ? 各部件執(zhí)行時間基本相同，否則需再細分； ? 取指令部件取出的指令要能暫存在 CPU內(nèi)部某個地方； ? 指令執(zhí)行部件在需要時總能立即獲得暫存的指令； ? 需要解決轉(zhuǎn)移指令問題。 10 *超級流水線和超標量結(jié)構(gòu) ? 超級流水線 ? 指令的執(zhí)行步驟分得更細，流水線長度更長 例如， PIII為 14個階段， P4為 20個階段 ? 有利于提高主頻 ? 轉(zhuǎn)移分支時的效率？ ? 解決：分支預測、推測執(zhí)行 ? 超標量結(jié)構(gòu) ? 對流水線中的關(guān)鍵 “ 崗位 ” 設(shè)置多個相同的執(zhí)行單元 —— 多個工人完成一道工序 ? P4：倍頻 ALU 2， FPU 2（其中一個為并行 FPU） ? Athlon XP： ALU 6，并行 FPU 3組 11 8086 CPU的特點 ? 采用并行流水線工作方式： 通過設(shè)置指令預取隊列（ IPQ）實現(xiàn) ? 對內(nèi)存空間實行分段管理： 將內(nèi)存分段并設(shè)置地址段寄存器，以實現(xiàn)對1MB空間的尋址。 ? 支持多處理器系統(tǒng)： 8087 FPU 執(zhí)行部件 取指部件 12 8086 CPU的兩種工作
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