[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]第2章典型微處理器(參考版)
2025-01-18 06:43本頁面
【正文】 它們不僅增加了數(shù)據(jù)總線、地址總線位數(shù)，還采用了超流水線技術(shù)、指令預(yù)取技術(shù)、超標(biāo)量技術(shù)、動(dòng)態(tài)分支轉(zhuǎn)移預(yù)測技術(shù)和多處理器計(jì)算機(jī)等許多新技術(shù)，使微處理器性能大大增強(qiáng)。 ?應(yīng)掌握 8086存儲器分段管理、物理地址和邏輯地址的換算及 I/O端口的編址方式。 典型微處理器 88 第 2章 Pentium微處理器采用的新技術(shù) 1．流水線及超流水線技術(shù) 2．指令預(yù)取技術(shù) 3．超標(biāo)量技術(shù) 4．動(dòng)態(tài)分支轉(zhuǎn)移預(yù)測技術(shù) 5．多處理器計(jì)算機(jī) 典型微處理器 89 本章小結(jié) ?8086微處理器從結(jié)構(gòu)上劃分為執(zhí)行部件和總線接口部件，充分利用總線，提高了 CPU工作效率。 SIMD技術(shù)使 Pentium Ⅲ 微處理器用一條指令就能完成以往需要 4條指令才能完成的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)運(yùn)算。 典型微處理器 85 第 2章 5. PentiumⅡ 微處理器 PentiumⅡ 首次采用單邊連接盒的獨(dú)立接插式標(biāo)準(zhǔn)（ slot1），用一塊帶金屬外殼的印刷電路板，不但集成了處理器部件，還包括了 32 KB的 L1 Cache，并且處理器封裝與 512 KB~2 MB的 L2 Cache等置于同一個(gè)底座，共 242個(gè)引腳，可直接插入主板的相應(yīng)插座中。 Pentium MMX稱為多能奔騰微處理器，是一種充分改善多信息應(yīng)用程序性能的微處理器。比Pentium增加了 8條指令，對 X86處理器向下兼容，采用 387個(gè)引腳 PGA封裝。 典型微處理器 82 第 2章 2. Pentium微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) Pentium微處理器主要部件包括總線接口部件、指令高速緩存器、數(shù)據(jù)高速緩存器、指令預(yù)取部件（指令預(yù)取緩沖器）與轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器、寄存器組、指令譯碼部件、具有兩條流水線整數(shù)處理部件（ U流水線和 V流水線）、擁有加乘除運(yùn)算且具有多用途電路的流水浮點(diǎn)處理部件 FPU等。 （ 12）具有實(shí)地址方式、保護(hù)方式、虛擬 8086方式及 SMM系統(tǒng)管理方式。 （ 10）分支指令預(yù)測。 典型微處理器 81 第 2章 （ 8）增強(qiáng)了錯(cuò)誤檢測與報(bào)告功能。 （ 6）高性能的浮點(diǎn)運(yùn)算器。 （ 4）片內(nèi)采用分立的指令 Cache和數(shù)據(jù) Cache結(jié)構(gòu)。 （ 2）時(shí)鐘頻率高。 典型微處理器 78 寄存器組桶形移位器ALU整數(shù)部件描述符寄存器極限/ 屬性PLA分段部件 分頁部件轉(zhuǎn)移用旁視緩沖區(qū)TLB高速緩存部件8 K B 高速緩存總線控制器數(shù)據(jù)總線收發(fā)器地址總線驅(qū)動(dòng)器指令譯碼部件已譯碼隊(duì)列浮點(diǎn)運(yùn)算部件浮點(diǎn)寄存器組指令預(yù)取部件3 2 字節(jié)指令隊(duì)列控制R O MA 31 ～A 2BE 0 ～BE 1D 31 ～D 0各種控制信號控制/ 保護(hù)部件圖 215 80486CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu) 79 第 2章 253 Pentium系列微處理器 Pentium系列微處理器從 Pentium、 Pentium Pro、 MMX Pentium到 Pentium II、 Pentium III、 Pentium 4等 ， Intel公司通過改變 CPU的工作頻率 、 二級緩存的大小 、 產(chǎn)品制造工藝等來不斷提高微處理器的性能 ， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能也在不斷地?cái)U(kuò)充 。 77 第 2章 80486微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 215所示，包括總線接口部件、高速緩存（ Cache）部件、指令預(yù)取、指令譯碼部件、控制 /保護(hù)部件、整數(shù)部件、浮點(diǎn)運(yùn)算部件、分段部件和分頁部件 9個(gè)功能部件。 （ 5）增加了多處理器指令，增強(qiáng)了多重處理系統(tǒng)。 （ 3）高性能的設(shè)計(jì)。 典型微處理器 76 第 2章 典型微處理器 1． 80486的主要特性 （ 1）在 CISC技術(shù)基礎(chǔ)上，首次采用 RISC技術(shù)，有效地減少指令時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)。 典型微處理器 74 圖 214 80386CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 控制部件保護(hù)測試部件分段描述符超高速緩存器分段部件分頁描述符超高速緩存器分頁部件總線接口部件指令預(yù)取隊(duì)列指令預(yù)取單元32 位寄存器組桶形移位器A L U指令譯碼部件指令隊(duì)列32 位地址總線32 位數(shù)據(jù)總線控制總線N P X 接口中斷復(fù)位數(shù)據(jù)部件75 第 2章 252 80486微處理器 1989年 4月， Intel公司推出 80486，采用 1μm CHMOS工藝，芯片內(nèi)集成 120萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率 25 MHz~50 MHz。 典型微處理器 73 第 2章 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 214所示 。 （ 6）配用 8028 80387數(shù)值協(xié)處理器可支持高速數(shù)值處理。 （ 4）具有實(shí)地址、保護(hù)和虛擬 8086共 3種工作方式。 （ 2）提供 32位外部總線接口，最大數(shù)據(jù)傳輸率 32 Mbit/s。 71 第 2章 25 32位微處理器簡介 251 80386微處理器 1985年 10月， Intel公司推出高性能 32位微處理器 80386，芯片內(nèi)部集成 ，采用 132引腳陶瓷網(wǎng)格陣列（ PGA）封裝，具有高可靠性和緊密性。 8086不直接提供讀寫命令等控制信號 。 243 8086的最小 /最大工作方式 （ MN/ =0） ：當(dāng)把 8086的 33引腳接地時(shí) ，系統(tǒng)處于最大工作模式 。 （ 例如地址鎖存信號 ALE） MX典型微處理器 最小工作模式 8086直接產(chǎn)生 以下信號 ? （ 1） 24腳， INTA(輸出，低電平有效 )，用于 CPU對外設(shè)的中斷請求作出相應(yīng)。 66 第 2章 243 8086的最小 /最大工作方式 （ MN/ =1） ：把 8086CPU的 33引腳接 +5V時(shí) ，系統(tǒng)處于最小工作模式 。 TW狀態(tài) ：若存儲器式外設(shè)的工作速度較慢，不能滿足基本 時(shí)序要求，使用一個(gè)產(chǎn)生 READY的電路，以使 在 T3狀態(tài)之 后，插入一個(gè)等待周期 TW。 T3狀態(tài)前沿采樣 Ready信號 。 T2狀態(tài)： 地址信息消失， A19A16從地址信息變?yōu)闋顟B(tài)信息 S6S3。 CLK M/IO A1916/S63 BHE/S7 AD15—AD0 ALE READY RD DT/R DEN T1 T2 T3 TW T4 S73 A1916, BHE D150 A150 T3前沿檢測Ready信號 存儲器寫周期時(shí)序 例： MOV [1000H], AL 。 RD信號有效（ RD=0） TW狀態(tài) ：若存儲器式外設(shè)的工作 速度較慢 ，不能滿足基本時(shí)序要求，使用一個(gè)產(chǎn)生 READY的電路，以使在 T3狀
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