【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 V流水線(xiàn) 。 U和 V流水線(xiàn)都執(zhí)行整數(shù)指令 ，但只有 U流水線(xiàn)執(zhí)行浮點(diǎn)指令 。 ? 每條流水線(xiàn)在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一條常用的指令 ， 所以Pentium在 每個(gè)時(shí)鐘可以執(zhí)行兩條指令 ， 或在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)執(zhí)行一條浮點(diǎn)指令 。 ? Pentium片上有 兩個(gè)獨(dú)立的超高速緩存 ， 即指令和數(shù)據(jù)超高速緩存 。 它們分別為 8KB， 是 80486的兩倍 。 ? 數(shù)據(jù)超高速緩存有兩個(gè)端口 ， 分別用于兩條流水線(xiàn) 。 它有一個(gè)專(zhuān)用的 轉(zhuǎn)換后援緩存器 （ TLB） ， 用來(lái)把線(xiàn)性地址轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)超高速緩存用的物理地址 。 ? 指令超高速緩存，轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器和預(yù)取緩沖器負(fù)責(zé)將原始指令送入 Pentium的執(zhí)行部件。指令取自指令超高速緩存或外部總線(xiàn)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（ 2） ? 轉(zhuǎn)移地址由轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器予以記錄 。 ? 指令超高速緩存的 TLB將線(xiàn)性地址轉(zhuǎn)換成指令超高速緩存用的物理地址 。 ? 譯碼部件將預(yù)取的指令譯碼成 Pentium可以執(zhí)行的指令 。 ? 控制 ROM含有控制實(shí)現(xiàn) Pentium體系結(jié)構(gòu)必須執(zhí)行的運(yùn)算順序微代碼 ， 控制 ROM部件直接控制兩條流水線(xiàn) 。 ? Pentium為了支持共享主存的多處理器系統(tǒng) 。 還改變了片上超高速緩存的主存改寫(xiě)方式 。 80486采用通寫(xiě)方式 ， 而Pentium則改用回寫(xiě)方式 ， 抑制了訪問(wèn)總線(xiàn)的使用次數(shù) ? Pentium還通過(guò) 總線(xiàn)監(jiān)測(cè) 是否更新了與該超高速緩存相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如果在自身的超高速緩存中有同一主存地址的內(nèi)容，則使其無(wú)效，以保持系統(tǒng)的一致性。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 分支目標(biāo)緩沖器 代碼 Cache 8KB TLB指令 指針 預(yù)取緩沖存儲(chǔ)器 指令譯碼部件 256位 總 線(xiàn) 接 口 部 件 分頁(yè)部件 64位數(shù)據(jù)總線(xiàn) 預(yù)取 地址 32位地址總線(xiàn) 控制 控 制 部 件 地址生成 （ U流水線(xiàn)） 地址生成 （ V流水線(xiàn)） 控制 ROM ALU （ U流水線(xiàn)） ALU （ V流水線(xiàn)） 整數(shù)寄存器組 桶形移位器 數(shù)據(jù) Cache 8KB TLB 浮點(diǎn)部件 控制 寄存器組 加法器 除法器 乘法器 80位 80 位 分支檢測(cè)和目標(biāo)地址 64位數(shù)據(jù)總線(xiàn) 32位地址總線(xiàn) 32位 32位 32位 32位 32位 32位 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 5個(gè)部分： ? 基本結(jié)構(gòu)寄存器： 16個(gè)，通用，指令、標(biāo)志、段 ? 系統(tǒng)級(jí)寄存器： 9個(gè)，系統(tǒng)地址，控制 ? 調(diào)試寄存器： 8個(gè) ? 模型專(zhuān)用寄存器： 20個(gè) ? 浮點(diǎn)寄存器： 18個(gè) Pentium寄存器 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1．通用寄存器： EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP、 ESP 2．專(zhuān)用寄存器： EIP、 EFLAGS ? EFLAGS： 17個(gè)標(biāo)志位，分三類(lèi)：狀態(tài) 9個(gè)， 控制 5個(gè) ， 系統(tǒng) 3個(gè) Pentium基本結(jié)構(gòu)寄存器（ 1） 16位通用寄存器 高 16位擴(kuò)展 32位通用寄存器 16位的 IP 高 16位擴(kuò)展 32位指令指針寄存器 EIP 嵌套標(biāo)志 I/O特權(quán)位 恢復(fù)標(biāo)志 虛擬 8086模式 對(duì)齊檢查 虛擬中斷位 虛擬中斷掛起位 標(biāo)識(shí)位 這部分同 8088 OF 31…… 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 DF IF TF SF ZF AF CF PF IOPL NT RF VM AC VIF VIP ID 保 留 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium基本結(jié)構(gòu)寄存器（ 2） 3. 段寄存器： CS、 DS、 SS、 ES、 FS、 GS ? 實(shí)地址方式下： 段地址，段地址＊ 16＋偏移量＝物理地址 ? 保護(hù)方式下： 段選擇符 ， 即段描述符的索引值 。 ? 64位段描述符寄存器用戶(hù)不可見(jiàn)。 段寄存器 段描述符寄存器 1 5 0 段基址 段長(zhǎng) 屬性 16 位 CS 32 位 20 位 12 位 SS DS ES FS GS COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium系統(tǒng)級(jí)寄存器（ 1） 1．系統(tǒng)地址寄存器 ? GDT： 全局描述符表 ， 操作系統(tǒng)使用的段描述符和各項(xiàng)任務(wù)公用的段描述符放在一起組成的表 。 整個(gè)系統(tǒng)一個(gè) 。 ? LDT： 局部描述符表 ， 某項(xiàng)任務(wù)專(zhuān)用的所有的各種段描述符放在一起組成的表 。 每個(gè)任務(wù)各有一個(gè) 。 ? IDT： 中斷描述符表 ， 一種特殊的表 ， 它把每個(gè)中斷向量與段描述符聯(lián)系在一起 ， 包含中斷服務(wù)程序入口地址和特性 。 整個(gè)系統(tǒng)一個(gè) 。 ? TR： 任務(wù)寄存器 ，保存當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)的狀態(tài)。 4 7 線(xiàn)性基地址 1 6 1 5 段長(zhǎng) 0 G D T R 32 位 16 位 I D T R 15 選擇符 0 63 基地址 32 31 段長(zhǎng) 12 11 屬性 0 TR 16 位 32 位 20 位 12 位 L D T R COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium段描述符 ? 段描述符： 8個(gè)字節(jié) ， 共 64位 ? 段基址： 32位 ? 段長(zhǎng)： 20位 ? 訪問(wèn)權(quán) （ 屬性 ） ： 12位 ? P：存在位 ， P＝ 1該段在物理存儲(chǔ)器中 ， P＝ 0不存在 ? DPL： 本段特權(quán)級(jí) ， 2位 ， 編碼 00～ 11， 共 4級(jí) ， 0最高 ? S：本段是代碼段或數(shù)據(jù)段嗎 ， S＝ 1本段是代碼段或數(shù)據(jù)段的描述符 ， S＝ 0不是 ， 而是系統(tǒng)描述符 。 ? TYPE：段描述符的類(lèi)型 ， 3位 ， 包括： E、 ED、 W E＝ 1代碼段描述符 ， E＝ 0數(shù)據(jù)段描述符 ED＝ 1數(shù)據(jù)段向下擴(kuò)展 ， 即偏移量應(yīng)大于段長(zhǎng) ， ED＝ 0數(shù)據(jù)段向上擴(kuò)展 ， 即偏移量應(yīng)小于 、 等于段長(zhǎng) W＝ 1數(shù)據(jù)段允許寫(xiě)入 ， W＝ 0數(shù)據(jù)段可讀不可寫(xiě) ? A：訪問(wèn)標(biāo)志 ， A＝ 1該段被訪問(wèn)過(guò) ， A＝ 0該段未被訪問(wèn)過(guò) ? G：段長(zhǎng)單位 ， G＝ 1該段的段長(zhǎng)以頁(yè)面為單位 ， G＝ 0該段的段長(zhǎng)以字節(jié)為單位 ? D：本次尋址的操作數(shù)的位數(shù) （ 只用于代碼段 ） ， D＝ 1默認(rèn)值為 16位地址及 16位或 8位數(shù)據(jù) ， D＝ 0默認(rèn)值為 32位地址及 32位或 8位數(shù)據(jù) ? O及 U都為 0，系統(tǒng)保留，與以后 CPU兼容。 7 段描述符 0 7 段基址 31 ～ 24 6 G D O U 段長(zhǎng) 19 ～ 16 5 P D P L S T Y P E A 4 段基址 23 ～ 16 3 段基址 15 ～ 8 2 段基址 7 ～ 0 1 段長(zhǎng) 15 ～ 8 0 段長(zhǎng) 7 ～ 0 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium描述符表結(jié)構(gòu) ? Pentium以段為單位分配內(nèi)存 。 ? 描述符用于描述段的信息 ， 由 8個(gè)字節(jié)組成 。 ? 各個(gè)段的描述符作為一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 組合在一起 ， 構(gòu)成了描述符表 。 ? 描述符表的開(kāi)始地址放在描述符表寄存器中，該首地址加上描述符表偏移量，就得到相應(yīng)的描述符。 描述符偏移地址 = 段選擇符 8 段 ? ? 物理存儲(chǔ)器 開(kāi)始地址 段長(zhǎng) 屬性 描述符 描述符 ? 描述符 ? 描述符 8 字節(jié) 描述符表 開(kāi)始地址 描述符表寄存器 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY Pentium系統(tǒng)級(jí)寄存器（ 2） 2． 控制寄存器 ? 作用： 保存全局性及其狀態(tài)。 31 7 6 5 4 3 2 1 0 MCE 0 PSE DE TSD VME PVI 保留 ， 缺省為全 0 CR4 31 12 11 4 3 0 PWT PCD 頁(yè)目錄基地址寄存器 CR3 頁(yè)故障線(xiàn)性地址寄存器 CR2 31 0 保 留 CR1 WP 31 30 29 18 17 16 5