Intel系列微处理器.ppt
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1、第二章第二章 IntelIntel系列微处理器系列微处理器 第一节第一节 IntelIntel系列微处理器概述系列微处理器概述 第二节第二节 8048680486微处理器的体系结构微处理器的体系结构 第三节第三节 PentiumPentium微处理器的体系结构微处理器的体系结构(自学自学)一、一、808680868088 8088 微处理器微处理器 第一节第一节 IntelIntel系列微处理器概述系列微处理器概述 处理器处理器位数位数(字长)(字长)内部总内部总线位数线位数外部总线位外部总线位数数地址线位地址线位数数80868086161616161616202080888088161616
2、168 820208028680286161616161616242480386DX80386DX323232323232323280486804863232323232323232PentiumIVPentiumIV6464323264643636一、一、808680868088 8088 微处理器微处理器 在在8086808680888088的设计中,引入了两个重要的概念:的设计中,引入了两个重要的概念:指令流水线指令流水线 存储器分段存储器分段第一节第一节 IntelIntel系列微处理器概述系列微处理器概述 8086/80888086/8088内部结构示意图内部结构示意图总总线线接接口
3、口单单元元BIUBIU由由段段寄寄存存器器(CSCS、DSDS、SSSS、ESES)、指指令令指指针针寄寄存存器器(IPIP)、内内部部暂暂存存器器、指指令令队队列列、地地址址加加法法器器及及总总线线控控制制电电路路组组成成。它它的的主主要要作作用用是是负负责责执执行行所所有有的的“外外部部总总线线”操作操作。指指令令队队列列主主要要使使8086/80888086/8088的的EUEU和和BIUBIU并并行行工工作作,取取指指令令操操作作、分析指令操作重叠进行,从而形成了分析指令操作重叠进行,从而形成了两级两级指令流水线结构。指令流水线结构。执执行行单单元元EU EU 由由通通用用寄寄存存器器
4、、运运算算数数据据寄寄存存器器、算算术术逻逻辑辑单单元元(ALUALU)及及EUEU控控制制电电路路组组成成。它它的的主主要要作作用用是是分分析析和和执执行行指令指令。对存储器分段的理解对存储器分段的理解设有设有10001000个座位个座位,编号为编号为0-9990-999(1)(1)如果要找某个座位号的人如果要找某个座位号的人,或把一个人安排到某个座或把一个人安排到某个座位号去位号去,可以直接给出这个座位号可以直接给出这个座位号(0-999(0-999之一之一),),称为称为物理地址物理地址(2)(2)如果这如果这10001000个座位不同区域坐不同年龄的人个座位不同区域坐不同年龄的人,如如
5、0-0-9999为老年人为老年人,100-199,100-199坐中年人坐中年人,200-299,200-299坐青年人坐青年人就就可以将这些座位分组可以将这些座位分组:0-99 0-99 第第0 0组的第组的第0 0个到第个到第9999个个100-199 100-199 第第1 1组的第组的第0 0个到第个到第9999个个200-299 200-299 第第2 2组的第组的第0 0个到第个到第9999个个 这样这样,任何一个号就可以由任何一个号就可以由组号组号和组内的相对和组内的相对偏移号偏移号确确定定,如如899899为第为第8 8组第组第9999个个实际号实际号(物理地址物理地址)=组号
6、组号*100+100+偏移号偏移号 组号组号:偏移号偏移号 称为称为逻辑地址逻辑地址对存储器分段的理解对存储器分段的理解(3)(3)上面定义的组的长度上面定义的组的长度(100)(100)和组与组之间的间隔和组与组之间的间隔(100)(100)相同相同,组间无重叠号组间无重叠号,现在给出新的定义现在给出新的定义:组的长组的长度仍为度仍为100,100,但组的间隔为但组的间隔为10:10:0-99 0-99 第第0 0组的第组的第0 0个到第个到第9999个个10-109 10-109 第第1 1组的第组的第0 0个到第个到第9999个个20-119 20-119 第第2 2组的第组的第0 0个
7、到第个到第9999个个 900-999 900-999 第第9090组的第组的第0 0个到第个到第9999个个 这样这样,组之间就可以重叠组之间就可以重叠,一个号可以属于不同的组一个号可以属于不同的组,如如1111号可以是号可以是0 0组第组第1111个个,也可以是也可以是1 1组第组第1 1个个其其实际号实际号(物理地址物理地址)仍可由仍可由组号组号和组内的相对和组内的相对偏移号偏移号确确定定实际号实际号(物理地址物理地址)=组号组号*10+10+偏移号偏移号 组号组号:偏移号偏移号 称为称为逻辑地址逻辑地址,对一个对一个物理地址物理地址,其其逻辑逻辑地址地址不是唯一的不是唯一的.对存储器分
8、段的理解对存储器分段的理解(3)(3)现在用十六进制思维方式现在用十六进制思维方式,把一个组长度定义为把一个组长度定义为64K,64K,即即0:ffffH,0:ffffH,组之间的间隔为组之间的间隔为16,16,即即10h,10h,则则 实际号实际号(物理地址物理地址)=组号组号*16+16+偏移号偏移号或或:实际号实际号(物理地址物理地址)=组号组号*10h+10h+偏移号偏移号或或:实际号实际号(物理地址物理地址)=组号组号左移左移4 4位位+偏移号偏移号 这就是这就是存储器分段存储器分段的概念的概念,组号组号就称为就称为段地址段地址,偏移号偏移号称为称为偏移地址偏移地址,段地址段地址:偏
9、移地址偏移地址称为称为逻辑地址逻辑地址编写程序时使用的是编写程序时使用的是逻辑地址逻辑地址,此时此时,段地址段地址和和偏移地址偏移地址分别用分别用段寄存器段寄存器和和偏移地址寄存器偏移地址寄存器给出给出.相应地相应地:每个座位就是一个每个座位就是一个存储单元存储单元,座位号就是存储单座位号就是存储单元的元的地址地址,座位上坐的人就是该存储单元存放的座位上坐的人就是该存储单元存放的数据数据内容内容,存取存取(访问访问)一个存储单元必须要先给出定位该一个存储单元必须要先给出定位该存储单元的存储单元的地址地址,然后再读写然后再读写数据数据.存储器分段示意图存储器分段示意图 段段寄寄存存器器为为808
10、6/80888086/8088采采用用存存储储器器分分段段管管理理提提供供了了主主要要的的硬硬件件支支持持。8086/80888086/8088可可寻寻址址的的存存储储器器空空间间为为1MB1MB。通通过过分分段段管管理理,把把1MB1MB的的物物理理存存储储空空间间分分成成若若干干逻逻辑辑段段,每每段段最最大大为为64KB64KB。段的起始单元地址叫段的起始单元地址叫段基址段基址。存存储储器器的的分分段段方方式式不不是是唯唯一一的的,各各段段之之间间可可以以连连续续、分分离离、部部分分重重叠叠和和完完全全重重叠叠。这这主主要要取取决决于于对对各各个个段段寄寄存存器器的的预预置置内内容容。一一
11、个个具具体体的的存存储储单单元元的的物物理理地地址址,可可以以属属于于一一个个逻逻辑辑段段,也可以同属于几个逻辑段。也可以同属于几个逻辑段。8086/80888086/8088的的4 4个个当当前前段段分分别别称称为为:代代码码段段、数数据据段段、堆堆栈栈段段、附加段附加段 采采用用存存储储器器分分段段管管理理后后,存存储储器器地地址址有有物物理理地地址址和和逻逻辑辑地地址址之分。之分。CPUCPU访问存储器访问存储器时,地址总线时,地址总线ABAB上送出的是上送出的是物理地址物理地址。编编程程时时则则采采用用逻逻辑辑地地址址,逻逻辑辑地地址址有有段段基基址址和和段段内内偏偏移移地址地址两部分
12、组成,两者都是两部分组成,两者都是1616位。位。由由1616位逻辑地址变换为位逻辑地址变换为2020位物理地址的关系如下:位物理地址的关系如下:物理地址物理地址=段基址段基址*16+16+段内偏移段内偏移 物理地址的生成是在物理地址的生成是在BIUBIU的地址加法器中完成的。的地址加法器中完成的。物理地址生成示意图物理地址生成示意图二、二、8028680286微处理器微处理器 8028680286是是一一种种增增强强微微处处理理器器型型标标准准1616位位微微处处理理器器。与与8086/80888086/8088相相比比,结结构构上上的的改改进进与与性性能能上上的的提提高高主主要要体体现现在
13、在以下几个方面:以下几个方面:内内部部有有执执行行单单元元(EUEU)、总总线线单单元元(BUBU)、指指令令单单元元(IUIU)和和地地址址单单元元(AUAU)4 4个个独独立立的的部部分分并并行行操操作作,可可实实现现4 4级流水线级流水线作业,使数据吞吐率大大提高。作业,使数据吞吐率大大提高。地址总线与数据总线完全分开使用。地址总线与数据总线完全分开使用。二、二、8028680286微处理器微处理器 存存储储空空间间有有两两种种工工作作方方式式:实实地地址址方方式式和和保保护护虚虚拟拟地地址址方方式式(保保护护方方式式)。实实地地址址方方式式有有1MB1MB的的空空间间;保保护护方方式式
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