微机原理与 2-3 其它CPU结构和特点 .ppt

微机原理与接口技术 第2章 80X86/Pentium微处理器内部结构 第2章 教 学 内 容 §2.1 8086/8088内部结构 §2.2 8086/8088部件功能 §2.3 其它CPU结构和特点 重点：8086/8088内部结构、各寄存器使用、存储器地址计算。 难点：物理地址计算、FR位值确定、堆栈的组织结构 §2.3 其它CPU的结构和特点 一、80286 执行部件 （EU） 地址部件 （AU） 段界限 校验器 偏移量加法器 控制 寄存器 物理 地址 加法器 段基址 段大小 ALU 3—已译码 指令队列 指令 译码器 地址锁存 和驱动器 6字节 预取队列 处理器 扩展接口 总线控制 预取器 数据收发器 总线部件 （BU） 指令部件 （IU） INTR ERROR NMI BUSY REST CLK VSS VCC CAP A23～A0 BHE,M/IO PEACK PEREQ READY,HOLD S1,S0,COD/INTA LOCK,HLDA D15～D0 1、内部结构 §2.3 其它CPU的结构和特点 一、80286 1、内部结构 4个单元：执行单元EU 地址单元AU 总线单元BU 指令单元IU 16bit数据线 24bit地址线 2、工作方式 （1）实地址模式：与8086工作方式相同：用24bit中的A19-A0，寻址1MB。该模式只允许微处理器寻址第一个1MB内存空间，即使是PentiumⅣ微处理器也是如此。DOS操作系统要求微处理器工作于实模式。实模式操作是允许为8086编写的应用软件不用修改就可以在80286及更高型号的微处理 器中运行。在任何情况下，微处理器每次复位后都默认地以实模式开始工作。 （2）保护模式：用24bit中直接寻址16MB内存。支持多任务操作，可以将暂时不用的数据移入虚拟内存。 虚拟存储器技术 是一种通过硬件和软件的综合来扩大用户可用存储空间的技术。它是在内存储器和外存储器 ( 软盘、硬盘或光盘 ) 之间增加一定的硬件和软件支持，使两者形成一个有机整体，使编程人员在写程序时不用考虑计算机的实际内存容量，可以写出比实际配置的物理存储器容量大很多的单用户或多用户程序。程序预先放在外存储器中，在操作系统的统一管理和调度下，按某种置换算法依次调入内存储器被 CPU 执行。这样，从 CPU 看到的是一个速度接近内存却具有外存容量的假想存储器，这个假想存储器就叫虚拟存储器。在采用虚拟存储器的计算机系统中，存在着虚地址空间 ( 或逻辑地址空间 ) 和实地址空间（或物理地址空间) 两个地址不同的空间。虚地址空间是程序可用的空间，而实地址空间是 CPU 可访问的内存空间。后者容量由 CPU 地址总线宽度决定，而前者则由 CPU 内部结构决定。 §2.3 其它CPU的结构和特点 二、80386 1、内部结构 执行 1、内部结构 6个单元：执行单元 分段单元 分页单元 总线单元 指令预取单元 译码单元 32bit数据线 32bit地址线 §2.3 其它CPU的结构和特点 二、80386 二、工作方式： 80386 可以按实模式、保护模式以及虚拟 8086 三种模式对存储器进行访问。 1、实模式：像一个极快8086 。 2、保护模式：32bit直接寻址4GB内存，虚拟存储空间大小可达 64TB。存储器管理部件 MMU 有分段部件和分页部件组成，实现了存储器的段页式管理。可以预取16Byte的指令代码。ALU内可以完成乘除计算。 3、保护虚拟 8086 模式：在保护模式（32bit地址线）下运行8086程序。 §2.3 其它CPU的结构和特点 二、80386 §2.3 其它CPU的结构和特点 三、80486 1、内部结构 §2.3 其它CPU的结构和特点 三、80486 二、主要特点 采用RISC（精简指令集）技术。 由FPU浮点运算部件。 高速缓冲存储技术，内含8KB的高速缓存，可高速存取指令和数据。 时钟倍频技术。 在相同主频的处理速度比386快24倍。 增加了面向多处理机的机构，支持多处理机系统。 §2.3 其它CPU的结构和特点 三、80486 高速缓冲存储器技术 在 32 位微处理器和微型机中,为了加快运算速度,普遍在 CPU 与常规主存储器之间增设了一级或两级高速小容量存储器，称之为高速缓冲存储器Cache。高速缓冲存储器的存取速度比主存要快一个数量级，大体与 CPU 的处理速度相当。有了