[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]微機(jī)原理與接口技術(shù)第三章(已修改)
2025-03-06 00:27 本頁(yè)面
【正文】 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 第三章 32位微 處 理器及其指令系 統(tǒng) 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 2 Pentium的原理 結(jié)構(gòu) 、 內(nèi) 部工作 過(guò) 程、 先 進(jìn) 技 術(shù)與 流水 線結(jié)構(gòu) 本章 內(nèi) 容 1 Pentium 的工作方式、寄存器和相 關(guān) 機(jī)制、保 護(hù) 技 術(shù) 和管理存 儲(chǔ) 器的方法、 引腳信 號(hào) 和 總線狀態(tài) 2 Itanium的技 術(shù) 特點(diǎn) 3 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 3 掌握 Pentium的原理 結(jié)構(gòu) 、先 進(jìn) 技 術(shù) 和工作方式 學(xué)習(xí) 目的 1 理解 Pentium的保 護(hù) 技 術(shù) 和管理存 儲(chǔ) 器的方法、 內(nèi) 部工作 過(guò) 程 與 流水 線結(jié) 構(gòu) 2 了解 Itanium的技 術(shù) 特點(diǎn) 3 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 4 第一節(jié) Pentium的原理結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 一、 Pentium的 芯片內(nèi)核 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 5 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 6 一、 Pentium的 芯片內(nèi)核 ?總線接口部件 ?U流水線和 V流水線 ?數(shù)據(jù) Cache和代碼 Cache ?指令預(yù)取部件、指令譯碼器、控制 ROM和分支目標(biāo)緩沖器 ?控制部件 ?浮點(diǎn)處理部件 ?分段部件和分頁(yè)部件 第一節(jié) Pentium的原理結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 7 二、體系結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 超標(biāo)量流水線 兩條指令流水線， U流水線和 V流水線。每條流水線都有自己的 ALU、地址生成器和數(shù)據(jù) Cache 的接口。 U：能執(zhí)行所有操作指令 V：只能執(zhí)行整數(shù)操作指令 指令并行， V總是接受 U的下一條指令 獨(dú)立的指令 Cache和數(shù)據(jù) Cache 均為 8KB， 數(shù)據(jù) Cache有兩個(gè)端口，分別通向兩條流水線，獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口和 ALU。 第一節(jié) Pentium的原理結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 8 二、體系結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 重新設(shè)計(jì)的浮點(diǎn)單元 FPU 其執(zhí)行過(guò)程分為 8級(jí)流水線，使每個(gè)時(shí)鐘周期能完成一個(gè)浮點(diǎn)操作（某些情況下可以完成兩個(gè)）。 分支目標(biāo)緩沖器 BTB 分支目標(biāo)緩沖器 BTB（小 Cache）用來(lái)動(dòng)態(tài)地預(yù)測(cè)程序分支，當(dāng)一條指令導(dǎo)致程序分支時(shí)， BTB記憶下這條指令和分支目標(biāo)的地址，并用這些信息預(yù)測(cè)這條指令再次產(chǎn)生分支時(shí)的路徑，預(yù)先從此處預(yù)取，保證流水線的指令預(yù)取步驟不會(huì)空置。 循環(huán)越多， BTB的效益越明顯。 第一節(jié) Pentium的原理結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 9 先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)（ NetBurst微架構(gòu)） ?增強(qiáng)的數(shù)據(jù)總線 ?獨(dú)立的片內(nèi)指令 Cache和數(shù)據(jù) Cache技術(shù) ?兩條指令流水線 ?增強(qiáng)型 FPU ?指令固化 ?存儲(chǔ)體管理分段分頁(yè)保護(hù)技術(shù) ?增強(qiáng)的準(zhǔn)確性檢測(cè)能力和異常事件處理能力 ?系統(tǒng)擴(kuò)展能力 第二節(jié) Pentium的技術(shù)特點(diǎn) 西 華師 范大 學(xué)計(jì) 算機(jī) 學(xué) 院 10 RISC和 CISC相結(jié)合的技術(shù) 保留部分復(fù)雜指令，并用指令固化技術(shù)來(lái)提高復(fù)雜指令的執(zhí)行效率。 超標(biāo)量流水線技術(shù) 技術(shù)保證： ⑴ RISC技術(shù) ⑵ V總能接受 U的下一條指令 先進(jìn)的分支預(yù)測(cè)技術(shù) ⑴ 1KB的 BTB可容納 256條轉(zhuǎn)移指令的目標(biāo)地址
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