微型計算機原理第14章32位高檔微型計算機

1、14.1 14.1 Intel 80 x86Intel 80 x86微處理器微處理器 14.2 14.2 Intel PentiumIntel Pentium微處理器微處理器 14.3 14.3 IA-64IA-64體系架構(gòu)體系架構(gòu)14.14.4 4 高檔微機存儲器的擴展技術(shù)高檔微機存儲器的擴展技術(shù) 第第14 14章章 高檔微型計算機高檔微型計算機 14.1 14.1 Intel 80 x86Intel 80 x86微處理器微處理器 Intel 8086802868038680486PentiumItan.疊疊 加加 功功 能能第第14 14章章 高檔微型計算機高檔微型計算機 14.1.1 從

2、從8086到到Pentium處理器處理器第14章 高檔微型計算機 14.1.2 80186微處理器微處理器 Intel公司1982年推出； 16位微處理器； 68條引腳 ； 將將8086所組成所組成的微機系統(tǒng)中最的微機系統(tǒng)中最通用的通用的1520個個器件集成在一個器件集成在一個芯片上。芯片上。 除了除了EU、BIU外，外，還集成了還集成了時鐘發(fā)生時鐘發(fā)生器器、地址鎖存器地址鎖存器、數(shù)據(jù)總線收發(fā)器數(shù)據(jù)總線收發(fā)器、等待電路等待電路、刷新電刷新電路路等。等。1. 總線時序：總線時序： 與與8086一樣，標(biāo)準(zhǔn)的一樣，標(biāo)準(zhǔn)的80186總線周期也是由總線周期也是由4個時鐘周期個時鐘周期組成。典型總線操作有

3、存儲器（組成。典型總線操作有存儲器（I/O）讀，存儲器讀，存儲器(I/O)寫，寫，中斷應(yīng)答周期等。中斷應(yīng)答周期等。2. 2. 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng): : 在在8086基礎(chǔ)上增加的指令有：基礎(chǔ)上增加的指令有： PUSHA 把所有的寄存器內(nèi)容按一定順序壓入堆棧把所有的寄存器內(nèi)容按一定順序壓入堆棧 POPA 把所有的寄存器內(nèi)容按一定順序彈出堆棧把所有的寄存器內(nèi)容按一定順序彈出堆棧 INTS 從從I/O端口輸入字或字節(jié)性數(shù)據(jù)（可以是字符串）端口輸入字或字節(jié)性數(shù)據(jù)（可以是字符串） OUTS 向向I/O端口輸出字或字節(jié)性數(shù)據(jù)（可以是字符串）端口輸出字或字節(jié)性數(shù)據(jù)（可以是字符串） ENTER 過程入口格式化堆棧

4、過程入口格式化堆棧 LEAVE 過程出口恢復(fù)堆棧過程出口恢復(fù)堆棧 BOUND 檢測數(shù)組下標(biāo)是否越界檢測數(shù)組下標(biāo)是否越界 第14章 高檔微型計算機 3. 中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)： 80186的中斷可以分為四種類型：的中斷可以分為四種類型：外部非屏蔽中斷外部非屏蔽中斷外部可屏蔽中斷外部可屏蔽中斷軟件指令中斷軟件指令中斷指令異常指令異常及內(nèi)部中斷。及內(nèi)部中斷。與與8086一樣，一樣，80186的中斷系統(tǒng)也可管理的中斷系統(tǒng)也可管理256個中斷源。個中斷源。 第14章 高檔微型計算機 4. 80188微處理器：微處理器： 80188是是Intel公司推出的與公司推出的與8088兼容的高性能準(zhǔn)兼容的高性能準(zhǔn)1

5、6位微處理器，它與位微處理器，它與80186的主要差別同的主要差別同8086與與8088的差別基本相同。的差別基本相同。 80186和和80188都支持都支持8087協(xié)處理器。協(xié)處理器。 14.1.3 8028614.1.3 80286微處理器微處理器 1982年推出；高性能或增強型年推出；高性能或增強型16位微處理器；位微處理器；68引腳引腳 。內(nèi)部結(jié)構(gòu)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)：四大部件構(gòu)成四大部件構(gòu)成 總線接口部件BIU指令部件IU執(zhí)行部件EU地址部件AU第14章 高檔微型計算機 80286具有支持多任務(wù)操作系統(tǒng)的任務(wù)切換、存儲器具有支持多任務(wù)操作系統(tǒng)的任務(wù)切換、存儲器管理、特權(quán)保護(hù)等功能。管理、特權(quán)保

6、護(hù)等功能。 80286采用獨立的地址、數(shù)據(jù)總線。采用獨立的地址、數(shù)據(jù)總線。存儲器直接尋址空間達(dá)存儲器直接尋址空間達(dá)16MB；虛擬尋址空間可達(dá)每；虛擬尋址空間可達(dá)每個任務(wù)個任務(wù)1GB。 實地址方式80286有兩種工作方式：有兩種工作方式： 保護(hù)虛擬地址方式 第14章 高檔微型計算機 1. 特特 點：點： 8028680286增加了增加了系統(tǒng)控制和訪問權(quán)操作系統(tǒng)控制和訪問權(quán)操作的指令功能的指令功能 80286在在80186基礎(chǔ)上基礎(chǔ)上增加的增加的16條指令為：條指令為：CLTS CLTS 清除清除8028680286機器狀態(tài)字寄存器的任務(wù)轉(zhuǎn)換位。機器狀態(tài)字寄存器的任務(wù)轉(zhuǎn)換位。LGDT LGDT 把

7、全局描述符表的基地址和邊界裝入全局描述符把全局描述符表的基地址和邊界裝入全局描述符 表寄存器。表寄存器。SGDT SGDT 把全局描述符表寄存器的內(nèi)容存到寄存器中。把全局描述符表寄存器的內(nèi)容存到寄存器中。LIDT LIDT 把中斷描述符表的基地址和邊界裝入中斷描述符把中斷描述符表的基地址和邊界裝入中斷描述符 表寄存器表寄存器SIDT SIDT 把中斷描述符表寄存器的內(nèi)容存到寄存器中。把中斷描述符表寄存器的內(nèi)容存到寄存器中。LLDT LLDT 把局部描述符表的基地址和邊界以及它在全局把局部描述符表的基地址和邊界以及它在全局 描述符的索引號裝入局部描述符表寄存器。描述符的索引號裝入局部描述符表寄存

8、器。 第14章 高檔微型計算機 2. 指令系統(tǒng)的功能擴展指令系統(tǒng)的功能擴展SLDT SLDT 把局部描述符表寄存器中選擇器的內(nèi)容存回把局部描述符表寄存器中選擇器的內(nèi)容存回1616位寄存器位寄存器 或字或字 存儲單元中。存儲單元中。LTR LTR 把全局描述符表中任務(wù)狀態(tài)段描述符裝入任務(wù)寄存器。把全局描述符表中任務(wù)狀態(tài)段描述符裝入任務(wù)寄存器。STR STR 把任務(wù)狀態(tài)寄存器選擇器字段的內(nèi)容存回把任務(wù)狀態(tài)寄存器選擇器字段的內(nèi)容存回1616位寄存器位寄存器 或字存儲器操作數(shù)中。或字存儲器操作數(shù)中。LMSW LMSW 把把1616位寄存器或位寄存器或2 2字節(jié)的存儲器內(nèi)容裝入機器狀態(tài)字寄存器。字節(jié)的存

9、儲器內(nèi)容裝入機器狀態(tài)字寄存器。SMSW SMSW 把機器狀態(tài)字寄存器內(nèi)容存回把機器狀態(tài)字寄存器內(nèi)容存回1616位寄存器或存儲器中。位寄存器或存儲器中。LAR LAR 加載訪問權(quán)指令加載訪問權(quán)指令LSL LSL 加載段邊界指令加載段邊界指令A(yù)RPL ARPL 調(diào)整要求的特權(quán)級調(diào)整要求的特權(quán)級VERR VERR 讀檢驗指令讀檢驗指令VERWVERW 寫檢驗指令寫檢驗指令第14章 高檔微型計算機 8028680286有實地址和保護(hù)虛地址兩種工作方式，二者可以通過將機器有實地址和保護(hù)虛地址兩種工作方式，二者可以通過將機器狀態(tài)字寄存器中的狀態(tài)字寄存器中的PEPE位清零和置位清零和置“1 1”來互相切換。

10、來互相切換。 實地址方式實地址方式(PE=0) (PE=0) ：模擬一個高速的：模擬一個高速的8086微處理器的運行。但二者微處理器的運行。但二者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，故在中斷處理、運行狀態(tài)等方面存在差別。在實地的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，故在中斷處理、運行狀態(tài)等方面存在差別。在實地址下把機器狀態(tài)字寄存器中的址下把機器狀態(tài)字寄存器中的PE位置位置“1”就切換到保護(hù)方式。就切換到保護(hù)方式。 保護(hù)虛地址方式保護(hù)虛地址方式(PE=1) (PE=1) ：它是充分發(fā)揮：它是充分發(fā)揮80286效能的工作方式。其效能的工作方式。其尋址空間物理地址的形成方式和中斷資源的使用等與實地址方式有所尋址空間物理地址的形成方式和中斷資源

11、的使用等與實地址方式有所不同。在保護(hù)方式下，把機器狀態(tài)字寄存器中的不同。在保護(hù)方式下，把機器狀態(tài)字寄存器中的PEPE位清零就切換到實位清零就切換到實地址方式。地址方式。 第14章 高檔微型計算機 3. 工作方式的轉(zhuǎn)換工作方式的轉(zhuǎn)換4. 4. 物理地址的形成物理地址的形成 第14章 高檔微型計算機 5. 5. 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)80286在實方式下有在實方式下有5種中斷源：種中斷源： 外部非屏蔽中斷外部非屏蔽中斷 外部可屏蔽中斷外部可屏蔽中斷 協(xié)處理器異常中斷協(xié)處理器異常中斷 內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷 指令中斷指令中斷 80286在保護(hù)方式下的中斷類型與實方式下相同，只是在中斷在保護(hù)方式下的中斷類型與實方

12、式下相同，只是在中斷向量表、中斷結(jié)構(gòu)、中斷處理方式上與實地址方式有較大差別。向量表、中斷結(jié)構(gòu)、中斷處理方式上與實地址方式有較大差別。8086/8088中包含在NMI中斷里第14章 高檔微型計算機 支持多任務(wù)操作支持多任務(wù)操作 任務(wù)：就是一個程序所具有的完全獨立的執(zhí)行環(huán)境的基任務(wù)：就是一個程序所具有的完全獨立的執(zhí)行環(huán)境的基本功能塊。它可以是一個程序，也可以是一個程序的一本功能塊。它可以是一個程序，也可以是一個程序的一部分。部分。 80286 80286在保護(hù)方式下從處理開始到處理結(jié)束有多個任在保護(hù)方式下從處理開始到處理結(jié)束有多個任務(wù)多次進(jìn)入和退出處理。務(wù)多次進(jìn)入和退出處理。 實方式下的單任務(wù)操作

13、就是從處理開始到處理結(jié)束實方式下的單任務(wù)操作就是從處理開始到處理結(jié)束只有一個任務(wù)獨占處理器的全部資源。只有一個任務(wù)獨占處理器的全部資源。 第14章 高檔微型計算機 6. 任務(wù)管理任務(wù)管理80286的總線操作有六種類型：的總線操作有六種類型：存儲器讀存儲器讀I/O讀讀存儲器寫存儲器寫I/O寫寫中斷應(yīng)答中斷應(yīng)答暫停暫停/停機停機數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俾蕿閿?shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笏俾蕿?個時鐘周期傳送一個字。個時鐘周期傳送一個字。 第14章 高檔微型計算機 7. 總線操作類型總線操作類型14.1.4 8038614.1.4 80386微處理器微處理器 1985年推出年推出 32位微處理器位微處理器 132條引腳條引

14、腳 它由它由中央處理器部件中央處理器部件，存貯管理部件存貯管理部件和和總線接口部件總線接口部件組成：組成： 總線接口部件總線接口部件 指令預(yù)取部件指令預(yù)取部件 指令譯碼部件指令譯碼部件 中央處理器部件中央處理器部件 指令執(zhí)行部件指令執(zhí)行部件 分段部件分段部件 分頁部件分頁部件 存貯管理部件存貯管理部件第14章 高檔微型計算機 圖圖14.2 Intel 80386的基本體系結(jié)構(gòu)的基本體系結(jié)構(gòu) 各功能部件的邏輯關(guān)系如下圖所示各功能部件的邏輯關(guān)系如下圖所示: EU(寄存器、寄存器、運 算 器 和 控運 算 器 和 控制邏輯制邏輯) BIUIPU(控制控制邏 輯 和 預(yù)邏 輯 和 預(yù)取隊列取隊列) I

15、DU 指令譯碼、指令譯碼、6字節(jié)指令隊列字節(jié)指令隊列預(yù)取請求預(yù)取請求指令代碼指令代碼SU段寄存器段寄存器段轉(zhuǎn)換器段轉(zhuǎn)換器 TLB頁轉(zhuǎn)換器頁轉(zhuǎn)換器PU第14章 高檔微型計算機 1. 中央處理部件（中央處理部件（CPU） CPU由指令部件和執(zhí)行部件構(gòu)成。由指令部件和執(zhí)行部件構(gòu)成。指令部件：指令部件：包括指令預(yù)取器和指令譯碼器。包括指令預(yù)取器和指令譯碼器。 指令預(yù)取器負(fù)責(zé)預(yù)取指令，在總線空閑周期，把下面指令預(yù)取器負(fù)責(zé)預(yù)取指令，在總線空閑周期，把下面4個字個字節(jié)的指令讀入節(jié)的指令讀入16字節(jié)的指令預(yù)取隊列，由指令譯碼器對操作碼字節(jié)的指令預(yù)取隊列，由指令譯碼器對操作碼進(jìn)行譯碼，并將其存入譯碼指令隊列供執(zhí)

16、行部件使用。進(jìn)行譯碼，并將其存入譯碼指令隊列供執(zhí)行部件使用。 執(zhí)行部件：執(zhí)行部件：n執(zhí)行部件包括執(zhí)行部件包括8個用于地址計算和數(shù)據(jù)操作的個用于地址計算和數(shù)據(jù)操作的32位通用寄存器和位通用寄存器和一個以加速移位、循環(huán)移位、乘法和除法操作的一個以加速移位、循環(huán)移位、乘法和除法操作的64位桶形移位位桶形移位器。器。n乘乘/除法器能在每個時鐘周期內(nèi)完成一位的乘除法器能在每個時鐘周期內(nèi)完成一位的乘/除法操作，最快除法操作，最快在在40個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行32位的乘法或除法。位的乘法或除法。第14章 高檔微型計算機 2. 存貯管理部件存貯管理部件: :包括分段部件、分頁部件、保護(hù)測試部件。包括

17、分段部件、分頁部件、保護(hù)測試部件。 分段部件根據(jù)執(zhí)行部件的請求，計算有效地址，完成邏輯地址到分段部件根據(jù)執(zhí)行部件的請求，計算有效地址，完成邏輯地址到線性地址的轉(zhuǎn)換；保護(hù)測試部件完成總線周期分段的合法性檢查，并線性地址的轉(zhuǎn)換；保護(hù)測試部件完成總線周期分段的合法性檢查，并將轉(zhuǎn)換的線性地址隨同總線周期事務(wù)處理信息發(fā)送到分頁部件；分頁將轉(zhuǎn)換的線性地址隨同總線周期事務(wù)處理信息發(fā)送到分頁部件；分頁部件負(fù)責(zé)請求總線接口部件的總線服務(wù)。部件負(fù)責(zé)請求總線接口部件的總線服務(wù)。80386的存儲器由一個或多個可變長度的存儲器由一個或多個可變長度的段組成，最大的段可為的段組成，最大的段可為4G字節(jié)。字節(jié)。 分段部件通過

18、提供一個額外的尋址器件對邏輯地址空間進(jìn)行管理，分段部件通過提供一個額外的尋址器件對邏輯地址空間進(jìn)行管理，既可以實現(xiàn)任務(wù)之間的隔離，也可以實現(xiàn)指令和數(shù)據(jù)的再定位。既可以實現(xiàn)任務(wù)之間的隔離，也可以實現(xiàn)指令和數(shù)據(jù)的再定位。 分頁部件將分段部件或指令預(yù)取部件產(chǎn)生的線性地址轉(zhuǎn)換成物理分頁部件將分段部件或指令預(yù)取部件產(chǎn)生的線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址。每一頁為地址。每一頁為4K字節(jié)，每一段可以是一頁，也可以是若干頁。字節(jié)，每一段可以是一頁，也可以是若干頁。 80386上的每一個任務(wù)最多可以有上的每一個任務(wù)最多可以有16384個段，每個段最大可達(dá)個段，每個段最大可達(dá)4G字節(jié)，因此，可以為每個任務(wù)提供字節(jié)，因此，可

19、以為每個任務(wù)提供64T字節(jié)的虛擬存儲器。字節(jié)的虛擬存儲器。第14章 高檔微型計算機 3. 總線接口部件總線接口部件 功能是：功能是：在接收指令讀取、數(shù)據(jù)傳送、分段部件和分頁部件的在接收指令讀取、數(shù)據(jù)傳送、分段部件和分頁部件的請求時優(yōu)化編排這些請求級，以滿足中央處理器進(jìn)行請求時優(yōu)化編排這些請求級，以滿足中央處理器進(jìn)行外部總線傳送的要求和最大限度的利用總線的帶寬。外部總線傳送的要求和最大限度的利用總線的帶寬。產(chǎn)生和處理執(zhí)行當(dāng)前總線周期的各種信號。產(chǎn)生和處理執(zhí)行當(dāng)前總線周期的各種信號。 第14章 高檔微型計算機 4. 寄存器組寄存器組 Intel 80386 芯片內(nèi)集成了7類寄存器，共32個。通用寄

20、存器指令指針標(biāo)志寄存器段寄存器系統(tǒng)地址寄存器調(diào)試寄存器測試寄存器控制寄存器第14章 高檔微型計算機 通用寄存器 8個32位的通用寄存器：EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP 圖圖14.3 80386的通用寄存器的通用寄存器 第14章 高檔微型計算機 指令指針指令指針 指令指針指令指針EIP是一個是一個32位的寄存器位的寄存器,用于保存下一條待預(yù)取的指用于保存下一條待預(yù)取的指令的偏移量。其低令的偏移量。其低16位即為位即為8086中的中的IP。標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器 標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器EFLAGS，也是一個也是一個32位的寄存器位的寄存器，如圖，如圖14.4示。示。 標(biāo)

21、志可分為以下三類：標(biāo)志可分為以下三類： 狀態(tài)標(biāo)志：反映執(zhí)行一條指令后的狀態(tài)與結(jié)果。它們是：狀態(tài)標(biāo)志：反映執(zhí)行一條指令后的狀態(tài)與結(jié)果。它們是：OF、SF、ZF、AF、PF、CF，共共6個。個。 控制標(biāo)志：用于控制處理器的工作方式。如控制標(biāo)志：用于控制處理器的工作方式。如DF。系統(tǒng)標(biāo)志：用于設(shè)置系統(tǒng)的工作方式等。系統(tǒng)標(biāo)志：用于設(shè)置系統(tǒng)的工作方式等。IF、TF、IOPL、NT、VM、RF。其中其中VM 和和RF是為是為80386擴充的標(biāo)志。擴充的標(biāo)志。 第14章 高檔微型計算機 圖圖14.4 80386的標(biāo)志寄存器的標(biāo)志寄存器（2424位）位） 第14章 高檔微型計算機 段寄存器段寄存器 80386

22、有有6個個16位的段寄存器，它們用來保存識別當(dāng)前位的段寄存器，它們用來保存識別當(dāng)前可尋址段的段選擇符。其中可尋址段的段選擇符。其中CS指定代碼段，指定代碼段，SS指定堆棧指定堆棧段，段，DS、ES、FS和和GS指定現(xiàn)行數(shù)據(jù)段。指定現(xiàn)行數(shù)據(jù)段。系統(tǒng)地址寄存器系統(tǒng)地址寄存器 80368有有4個專用寄存器用來訪問個專用寄存器用來訪問80268/80368保護(hù)方保護(hù)方式所支持的表和段。這式所支持的表和段。這4個寄存器分別為個寄存器分別為:32位的位的GDTR和和IDTR，16位的位的DTR和和TR。他們訪問的表和段是他們訪問的表和段是GDT(全局全局描述符表描述符表)、IDT(中斷描述符表中斷描述符表

23、)、LDT(局部描述符表局部描述符表)、TSS(任務(wù)狀態(tài)段任務(wù)狀態(tài)段)。 第14章 高檔微型計算機 調(diào)試寄存器調(diào)試寄存器 80386有有6個個32位的調(diào)試寄存器位的調(diào)試寄存器DR0、DR1、DR2、DR3、DR6和和DR7，DR4、DR5為為Intel公司留用公司留用如如圖圖14.5所示。所示。第14章 高檔微型計算機 圖圖14.5 80386的調(diào)試寄存器的調(diào)試寄存器 第14章 高檔微型計算機 測試寄存器測試寄存器 80368有有2個個32位的測試寄存器位的測試寄存器TR6和和TR7，用于控制對轉(zhuǎn)換后援緩用于控制對轉(zhuǎn)換后援緩沖器中的內(nèi)容可尋地址存貯器的測試。沖器中的內(nèi)容可尋地址存貯器的測試。

24、控制寄存器控制寄存器 80386有有4個個32位的控制寄存器，被命名為：位的控制寄存器，被命名為： CR0、CR1、CR2和和CR3。 5. 80386 的工作模式的工作模式 80386有三種工作模式：實模式、保護(hù)模式和虛擬有三種工作模式：實模式、保護(hù)模式和虛擬8086模式。模式。 實模式實模式 工作在這種模式下的工作在這種模式下的80386幾乎與幾乎與8086一樣，只不過速度一樣，只不過速度更快了一些，并多了幾條指令及幾個寄存器。更快了一些，并多了幾條指令及幾個寄存器。80386的實模式的實模式可以訪問可以訪問32位通用寄存器和采用帶有位通用寄存器和采用帶有32位超越指令前綴的尋位超越指令前

25、綴的尋址模式。址模式。 第14章 高檔微型計算機 實模式下的地址計算實模式下的地址計算 實模式下地址計算與實模式下地址計算與8086相同，在相同，在8086中，段寄存器內(nèi)容乘以中，段寄存器內(nèi)容乘以16（左移（左移4個二進(jìn)制位）再加上有效地址（有效地址是高個二進(jìn)制位）再加上有效地址（有效地址是高4位為位為0，低，低16位為偏移地址構(gòu)成的位為偏移地址構(gòu)成的20位地址），就得到一個位地址），就得到一個20位線性地址。位線性地址。 進(jìn)入、脫離和返回實模式進(jìn)入、脫離和返回實模式 如果對如果對CPU進(jìn)行復(fù)位，則進(jìn)入實模式下工作。此外，一個系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，則進(jìn)入實模式下工作。此外，一個系統(tǒng)要進(jìn)入保護(hù)模式，開始

26、時程序也要暫時進(jìn)入實模式。系統(tǒng)復(fù)位就可要進(jìn)入保護(hù)模式，開始時程序也要暫時進(jìn)入實模式。系統(tǒng)復(fù)位就可以進(jìn)入實模式，然后再用一條以進(jìn)入實模式，然后再用一條MOV至至CR0的指令將的指令將PE位置位，即切位置位，即切換到保護(hù)模式，從而離開實模式。從保護(hù)模式返回實模式仍可以用換到保護(hù)模式，從而離開實模式。從保護(hù)模式返回實模式仍可以用MOVMOV至至CR0CR0指令將指令將CR0CR0寄存器中的寄存器中的PEPE位復(fù)位來實現(xiàn)。但必須用合法的實位復(fù)位來實現(xiàn)。但必須用合法的實模式數(shù)值。模式數(shù)值。 第14章 高檔微型計算機 保護(hù)模式保護(hù)模式 在保護(hù)模式下，在保護(hù)模式下，80386可以訪問可以訪問232=4GB的

27、物理存儲器空間的物理存儲器空間，段的長度是段的長度是232=4GB，頁功能是可以選擇的。在這種模式下，頁功能是可以選擇的。在這種模式下，可以引入虛擬存儲器的概念可以引入虛擬存儲器的概念，以擴充軟件所占用的存儲器，以擴充軟件所占用的存儲器空間，允許程序大到空間，允許程序大到64T（246B）。）。 保護(hù)模式是從實模式轉(zhuǎn)變過來的，執(zhí)行指令：保護(hù)模式是從實模式轉(zhuǎn)變過來的，執(zhí)行指令：MOV CR0MOV CR0，（，（regreg或或menmen） 使使CR0CR0中的保護(hù)允許位中的保護(hù)允許位PEPE置置1 1，即進(jìn)入保護(hù)模式。，即進(jìn)入保護(hù)模式。 第14章 高檔微型計算機 保護(hù)模式地址計算保護(hù)模式地址

28、計算 保護(hù)模式下，地址由兩部分組成，一部分是段基地址，另一部保護(hù)模式下，地址由兩部分組成，一部分是段基地址，另一部分是分是3232位偏移量，兩者相加得到位偏移量，兩者相加得到3232位線性地址。位線性地址。 保護(hù)模式下，段寄存器中的值是一個選擇子，由它去訪問一個保護(hù)模式下，段寄存器中的值是一個選擇子，由它去訪問一個段描述符，從段描述符中獲得段基地址，在尋址過程中，描述符作段描述符，從段描述符中獲得段基地址，在尋址過程中，描述符作為媒介物，提供段基地址、段界限（大?。┘皩傩浴Ｆ鋵ぶ愤^程為媒介物，提供段基地址、段界限（大?。┘皩傩浴Ｆ鋵ぶ愤^程如如圖圖14.614.6。 計算出的線性地址，在沒有分頁

29、機構(gòu)的情況下可以直接用作物計算出的線性地址，在沒有分頁機構(gòu)的情況下可以直接用作物理地址，如圖理地址，如圖14.714.7所示；在有分頁機構(gòu)的情況下，需要通過分頁機所示；在有分頁機構(gòu)的情況下，需要通過分頁機構(gòu)映射形成物理地址，構(gòu)映射形成物理地址，如圖如圖14.714.7所示。所示。 第14章 高檔微型計算機 圖圖14.6 簡化的保護(hù)方式下的尋址過程簡化的保護(hù)方式下的尋址過程 第14章 高檔微型計算機 圖圖14.7 帶分頁的簡化的保護(hù)方式下的尋址過程帶分頁的簡化的保護(hù)方式下的尋址過程 第14章 高檔微型計算機 在在80386中使用的所有段均由描述符表描述。描述符表共有三種中使用的所有段均由描述符表

30、描述。描述符表共有三種: : 全局描述符表（一張）全局描述符表（一張） 局部描述符表（多張）局部描述符表（多張） 中斷描述符表（一張）中斷描述符表（一張） 每個表最多可以保存每個表最多可以保存8192個個8字節(jié)的描述符。為了選擇這些描述符，字節(jié)的描述符。為了選擇這些描述符，段寄存器的內(nèi)容（選擇器）的高段寄存器的內(nèi)容（選擇器）的高13位作為進(jìn)入描述符表的索引。位作為進(jìn)入描述符表的索引。 每一個描述符表都有一個與之對應(yīng)的寄存器分別是每一個描述符表都有一個與之對應(yīng)的寄存器分別是: : 全局描述符表寄存器（全局描述符表寄存器（GDTR） 局部描述符表寄存器（局部描述符表寄存器（LDTR） 中斷描述符表

31、寄存器（中斷描述符表寄存器（IDTR） 第14章 高檔微型計算機 全局描述符表（全局描述符表（GDT）含有可供系統(tǒng)所有任務(wù)使用的描述符。含有可供系統(tǒng)所有任務(wù)使用的描述符。GDT可可以容納除中斷服務(wù)用的描述符即中斷和自陷描述符之外的任一類型的以容納除中斷服務(wù)用的描述符即中斷和自陷描述符之外的任一類型的描述符。描述符。 局部描述符（局部描述符（LDT）含有與一個給定的任務(wù)有關(guān)的描述符。通常在設(shè)含有與一個給定的任務(wù)有關(guān)的描述符。通常在設(shè)計操作系統(tǒng)時使每項任務(wù)有一個獨立的計操作系統(tǒng)時使每項任務(wù)有一個獨立的LDT。LDT可能只含有代碼、可能只含有代碼、數(shù)據(jù)、堆棧、任務(wù)門和調(diào)用門描述符。數(shù)據(jù)、堆棧、任務(wù)門

32、和調(diào)用門描述符。LDT是一種將給定任務(wù)的代碼是一種將給定任務(wù)的代碼段和數(shù)據(jù)段同操作系統(tǒng)其余部分隔離開來的機構(gòu)。段和數(shù)據(jù)段同操作系統(tǒng)其余部分隔離開來的機構(gòu)。 中斷描述符表中斷描述符表( (IDT)中包含有最多中包含有最多256個描述符。每個描述符為個描述符。每個描述符為8個字節(jié)，個字節(jié)，包含相應(yīng)的中斷處理程序的入口地址和特性。包含相應(yīng)的中斷處理程序的入口地址和特性。IDT中可能只含有任務(wù)門、中可能只含有任務(wù)門、中斷門和陷阱門。中斷門和陷阱門。第14章 高檔微型計算機 分段存儲器管理分段存儲器管理 在保護(hù)模式下，指針不能直接給出物理地址，而要通過分段部件的轉(zhuǎn)換在保護(hù)模式下，指針不能直接給出物理地址

33、，而要通過分段部件的轉(zhuǎn)換才能產(chǎn)生物理地址。這種轉(zhuǎn)換過程使用了以存儲器為基礎(chǔ)的所謂段描述才能產(chǎn)生物理地址。這種轉(zhuǎn)換過程使用了以存儲器為基礎(chǔ)的所謂段描述符表。符表。 段描述符表內(nèi)含有一些描述符，每個描述符由段描述符表內(nèi)含有一些描述符，每個描述符由8個字節(jié)組成，其中包括個字節(jié)組成，其中包括段的線性基地址和該段的界限（大?。┮约岸蔚囊恍傩浴＿@些屬性是：段的線性基地址和該段的界限（大?。┮约岸蔚囊恍傩?。這些屬性是：段的類型（代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段或者某些專用段）、段的特權(quán)級、段的類型（代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段或者某些專用段）、段的特權(quán)級、段的單位長度、操作數(shù)的默認(rèn)長度（段的單位長度、操作數(shù)的默認(rèn)長度（

34、16位或位或32位）。位）。段選擇符指向的目標(biāo)叫做段描述符。段描述符含有線性地址空間中某一段選擇符指向的目標(biāo)叫做段描述符。段描述符含有線性地址空間中某一給定區(qū)域。（即一個段）有關(guān)屬性的給定區(qū)域。（即一個段）有關(guān)屬性的8個信息。個信息。 虛擬虛擬8086模式模式: 虛擬虛擬8086模式是模式是80386新增加的，目的是使按新增加的，目的是使按8086編寫的軟件能編寫的軟件能在在80386的任務(wù)環(huán)境下運行的任務(wù)環(huán)境下運行。 第14章 高檔微型計算機 6. 80386的引腳功能說明的引腳功能說明 第14章 高檔微型計算機 第14章 高檔微型計算機 80386微型計算機系統(tǒng)板簡介微型計算機系統(tǒng)板簡介

35、80386系統(tǒng)板上主要部件：系統(tǒng)板上主要部件： （1） 80386主主CPU （2） 80387和和80287協(xié)處理器插座及其接口電路協(xié)處理器插座及其接口電路 （3） 高速緩存高速緩存Cache及其控制電路及其控制電路 （4） 主存儲器主存儲器DRAM及其譯碼控制電路及其譯碼控制電路 （5） ROM及其譯碼和控制電路及其譯碼和控制電路 （6） 總線控制及緩沖器電路總線控制及緩沖器電路 （7） 時鐘發(fā)生器電路時鐘發(fā)生器電路 （8） 外設(shè)控制器電路（包括中斷控制器、外設(shè)控制器電路（包括中斷控制器、DMA控制器、控制器、定時器定時器/計數(shù)器等）計數(shù)器等） （9） AT總線控制器電路總線控制器電路 （

36、10） 實時時鐘實時時鐘CMOS RAM及鍵盤接口電路等及鍵盤接口電路等第14章 高檔微型計算機 7. 80386 微機主板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及支持總線微機主板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及支持總線14.1.5 8048614.1.5 80486微處理器微處理器 1989年推出年推出的的32位高性能微處理器位高性能微處理器 片內(nèi)包括：片內(nèi)包括： 總線接口部件總線接口部件 指令部件指令部件存儲管理部件（存儲管理部件（MMU）浮點處理部件（浮點處理部件（FPU）8K字節(jié)的超高速緩存部件字節(jié)的超高速緩存部件。使用使用RISC設(shè)計技術(shù)設(shè)計技術(shù)，提高了指令的執(zhí)行速度。，提高了指令的執(zhí)行速度。 具有代碼級的向上兼容性。具有代碼級的向上

37、兼容性。 80486的性能比的性能比80386提高了提高了34倍。倍。 第14章 高檔微型計算機 指令預(yù)取指令預(yù)取指令譯碼指令譯碼指令執(zhí)行指令執(zhí)行分段部件分段部件分頁部件分頁部件1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳 圖圖14.10 80486內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 P C H AD P 0D P 1D P 2D P 3B S 1 6B S EB L A S TB R D YB R E OB O F FH O D AH O L DP L O C AL O C AW / RD / CM / I OB E 0B E 1B E 2B E 3A 2 0 MI G N N EF R E EP C OP

38、 W TF L U S HK E NE A D SA H O L DN M IR E S E TI N T RR D YA D S 超 高 速緩 存 控 制 8 0 4 8 6微 處 理 器3 2 位 地址 總 線3 2 位數(shù) 據(jù)D 0 - D 3 1時 鐘數(shù) 據(jù) 總 線總 線 控 制中 斷 信 號超 高 速 緩存 使 無 效頁 面 超 高 速緩 存 控 制數(shù) 據(jù) 出錯 報 告 第 2 0 位地 址 屏 蔽奇 偶 校 驗總 線 寬度 控 制突 發(fā) 控 制總 線 仲 裁總 線 周期 定 義字 節(jié)允 許A 2 - A 3 1圖圖14.11 80486引腳功能圖引腳功能圖 增加了增強的總線仲裁功能增

39、加了增強的總線仲裁功能片上超高速緩存填充用的突發(fā)總線機構(gòu)片上超高速緩存填充用的突發(fā)總線機構(gòu)行使無效機構(gòu)行使無效機構(gòu)奇偶校驗的支持奇偶校驗的支持80486與80386相比增加了:數(shù)據(jù)奇偶監(jiān)視數(shù)據(jù)奇偶監(jiān)視總線突發(fā)控制總線突發(fā)控制片上超高速緩存控制地址屏蔽片上超高速緩存控制地址屏蔽用于多處理器系統(tǒng)的信號用于多處理器系統(tǒng)的信號第14章 高檔微型計算機 80486的指令可分為的指令可分為11類：類：數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送算術(shù)運算算術(shù)運算移位移位/循循環(huán)環(huán)串處理串處理位處理位處理控制轉(zhuǎn)移控制轉(zhuǎn)移高級語言支持操作系統(tǒng)支持處理器控制浮點運算 浮點控制 2. 2. 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) n80486的指令系統(tǒng)包括完整的的

40、指令系統(tǒng)包括完整的80386的指令系統(tǒng)和的指令系統(tǒng)和80486擴充指令。擴充指令。n采用采用RISC設(shè)計，減少了每條指令的平均占用時鐘周期數(shù)。設(shè)計，減少了每條指令的平均占用時鐘周期數(shù)。n對于使用頻度較高的基本指令由原來的微碼控制改為硬件邏輯直接控制。對于使用頻度較高的基本指令由原來的微碼控制改為硬件邏輯直接控制。 第14章 高檔微型計算機 80486所支持的數(shù)據(jù)類型十分豐富：所支持的數(shù)據(jù)類型十分豐富： 不帶符號的二進(jìn)制數(shù)不帶符號的二進(jìn)制數(shù) 帶符號的二進(jìn)制數(shù)，可以是帶符號的二進(jìn)制數(shù)，可以是8位、位、16位、位、32位或位或64位；位； 浮點數(shù)據(jù)類型，可以是浮點數(shù)據(jù)類型，可以是32位位,單單精度實

41、數(shù)，精度實數(shù)，64位雙精度位雙精度實數(shù)和實數(shù)和80位臨時精度實數(shù)；位臨時精度實數(shù)； BCD數(shù)據(jù)類型，可以是壓縮和非壓縮型的數(shù)據(jù)類型，可以是壓縮和非壓縮型的BCD數(shù)數(shù)串?dāng)?shù)據(jù)類型，可以是位、字節(jié)、字或雙字序列串?dāng)?shù)據(jù)類型，可以是位、字節(jié)、字或雙字序列 ASCII數(shù)據(jù)類型；指針數(shù)據(jù)類型；可以是數(shù)據(jù)類型；指針數(shù)據(jù)類型；可以是32位或位或48位。位。 第14章 高檔微型計算機 3. 3. 中斷和異常中斷和異常 80486同樣能夠定義同樣能夠定義256個中斷向量或異常處理程序，個中斷向量或異常處理程序，其中斷處理與其中斷處理與80386類似。類似。另外浮點處理部件使用的中斷另外浮點處理部件使用的中斷類型為類

42、型為7、13、16。 4. 4. 操作方式操作方式 實地址方式實地址方式保護(hù)方式保護(hù)方式保護(hù)方式下的虛擬保護(hù)方式下的虛擬8086方式方式 第14章 高檔微型計算機 直接繼承了直接繼承了80386的操作方式的操作方式14.2 14.2 Intel PentiumIntel Pentium微處理器微處理器 1993年推出的高性能年推出的高性能32位結(jié)構(gòu)微處理器位結(jié)構(gòu)微處理器 采用采用RISC技術(shù)技術(shù) 集成度為集成度為310萬只晶體管萬只晶體管( (基本型基本型) ) 引進(jìn)了諸如數(shù)據(jù)完整性在內(nèi)的大型計算機的特性引進(jìn)了諸如數(shù)據(jù)完整性在內(nèi)的大型計算機的特性 擴充了多重處理器的應(yīng)用能力擴充了多重處理器的應(yīng)

43、用能力 與與86系列中原來的其他型號保持軟件完全兼容。系列中原來的其他型號保持軟件完全兼容。 第14章 高檔微型計算機 在以下幾方面對在以下幾方面對80486做了重大改進(jìn)：做了重大改進(jìn)：采用超級標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)浮點部件采用超級流水線技術(shù)增加了動態(tài)轉(zhuǎn)移預(yù)測加大了片上超高速緩存的容量較強的錯誤檢測和報告功能采用了更多的測試掛鉤片上超高速緩存改用回寫策略第14章 高檔微型計算機 （1）Pentium采用的先進(jìn)技術(shù)采用的先進(jìn)技術(shù) CISC技術(shù)和技術(shù)和RISC技術(shù)技術(shù) CISC技術(shù)復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機技術(shù)（Complex instruction set computer，CISC）RISC技術(shù)精簡指令系統(tǒng)計算

44、機技術(shù)（Reduced instruction set computer，RISC）它們是基于不同理論和構(gòu)思的兩種CPU設(shè)計技術(shù)。第14章 高檔微型計算機 1. Pentium 采用的先進(jìn)技術(shù)及其技術(shù)特點采用的先進(jìn)技術(shù)及其技術(shù)特點 1995年至年至2001年期間，年期間，Intel又相繼推出了：又相繼推出了： Pentium Pro Pentium MMX Pentium Pentium Pentium 第14章 高檔微型計算機 采用采用RISCRISC技術(shù)的技術(shù)的CPUCPU特點：特點：指令系統(tǒng)只含簡單而常用的指令，指令長度短，并且每條指令的長度指令系統(tǒng)只含簡單而常用的指令，指令長度短，并且

45、每條指令的長度相同；相同；采用流水線機制來執(zhí)行指令，流水線機制是一種指令級并行處理方式，采用流水線機制來執(zhí)行指令，流水線機制是一種指令級并行處理方式，在同樣的時間段可以比非流水線機制下執(zhí)行更多的指令。在同樣的時間段可以比非流水線機制下執(zhí)行更多的指令。大多數(shù)指令利用內(nèi)部寄存器來執(zhí)行，所以，只需要一個時鐘周期。提大多數(shù)指令利用內(nèi)部寄存器來執(zhí)行，所以，只需要一個時鐘周期。提高了指令的執(zhí)行速度，減少了對內(nèi)存的訪問，使內(nèi)存的管理簡化。高了指令的執(zhí)行速度，減少了對內(nèi)存的訪問，使內(nèi)存的管理簡化。 PentiumPentium的大多數(shù)指令是簡化指令，但仍然保留了一部分復(fù)雜指令，的大多數(shù)指令是簡化指令，但仍然保

46、留了一部分復(fù)雜指令，而對這部分指令采用硬件來實現(xiàn)。所以，而對這部分指令采用硬件來實現(xiàn)。所以，PentiumPentium吸取了兩者之長。吸取了兩者之長。 采用采用CISC技術(shù)的技術(shù)的CPU特點：特點：n指令系統(tǒng)中包含很多指令，既有常用指令，又有用得較少的復(fù)雜指令，指令系統(tǒng)中包含很多指令，既有常用指令，又有用得較少的復(fù)雜指令，復(fù)雜指令實現(xiàn)較復(fù)雜的功能，但指令碼長，這使微處理器的譯碼部件復(fù)雜指令實現(xiàn)較復(fù)雜的功能，但指令碼長，這使微處理器的譯碼部件負(fù)擔(dān)加重，速度減慢；負(fù)擔(dān)加重，速度減慢；n訪問內(nèi)存是使用多種尋址方式；訪問內(nèi)存是使用多種尋址方式；n多采用微程序機制，在多采用微程序機制，在ROMROM中

47、存放了眾多的微程序。中存放了眾多的微程序。 第14章 高檔微型計算機 超標(biāo)量流水線技術(shù)超標(biāo)量流水線技術(shù) 所謂超標(biāo)量，就是一個處理器中有多條流水線。所謂超標(biāo)量，就是一個處理器中有多條流水線。在在PentiumPentium中，采用中，采用U U和和V V兩條流水線兩條流水線，每條流水線均含有獨立的，每條流水線均含有獨立的ALUALU地址生成電路和連接數(shù)據(jù)高速緩存地址生成電路和連接數(shù)據(jù)高速緩存CacheCache的接口，由此可通過各自的接口，由此可通過各自的接口對高速緩存存取數(shù)據(jù)，這稱為高速緩存的接口對高速緩存存取數(shù)據(jù)，這稱為高速緩存雙端接口雙端接口。雙端接口。雙端接口使使PentiumPenti

48、um具有更高的速度。具有更高的速度。超標(biāo)量流水線機制使得超標(biāo)量流水線機制使得PentiumPentium能夠?qū)?yīng)一個時鐘周期執(zhí)行兩條整能夠?qū)?yīng)一個時鐘周期執(zhí)行兩條整數(shù)運算指令，比相同頻率的前一代數(shù)運算指令，比相同頻率的前一代CPUCPU實際速度提高一倍。實際速度提高一倍。分支預(yù)測技術(shù)分支預(yù)測技術(shù) n分支預(yù)測技術(shù)能預(yù)測轉(zhuǎn)移是否發(fā)生，以確定以后執(zhí)行哪一段程序。分支預(yù)測技術(shù)能預(yù)測轉(zhuǎn)移是否發(fā)生，以確定以后執(zhí)行哪一段程序。nPentiumPentium用分支目標(biāo)緩沖器（用分支目標(biāo)緩沖器（branch target branch target bufferbuffer，BTBBTB）執(zhí)行預(yù)執(zhí)行預(yù)測功能測功

49、能 。 第14章 高檔微型計算機 （2）Pentium的技術(shù)特點的技術(shù)特點 除了采用除了采用CISC和和RISC相結(jié)合的技術(shù)、超標(biāo)量流水線相結(jié)合的技術(shù)、超標(biāo)量流水線技術(shù)和分支預(yù)測技術(shù)外，技術(shù)和分支預(yù)測技術(shù)外，Pentium還有以下特點：還有以下特點： 外部采用外部采用6464位總線，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸率位總線，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸率 設(shè)置了相互獨立的片內(nèi)指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存。設(shè)置了相互獨立的片內(nèi)指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存。 對對ADDADD、MULMUL、INCINC、DECDEC、PUSHPUSH、POPPOP、JMPJMP、CALLCALL和和LOADLOAD等常用指令采用硬件（組

50、合邏輯）來實現(xiàn)，使這些常用等常用指令采用硬件（組合邏輯）來實現(xiàn)，使這些常用指令的執(zhí)行速度大大提高。指令的執(zhí)行速度大大提高。 在實地址方式、保護(hù)方式和虛擬在實地址方式、保護(hù)方式和虛擬80868086方式基礎(chǔ)上增加了方式基礎(chǔ)上增加了系統(tǒng)管理方式（系統(tǒng)管理方式（system manage mode,SMMsystem manage mode,SMM） 第14章 高檔微型計算機 2. Pentium的原理結(jié)構(gòu)的原理結(jié)構(gòu) （1 1）PentiumPentium的主要部件的主要部件 PentiumPentium內(nèi)部主要部件包括：內(nèi)部主要部件包括：總線接口部件總線接口部件U U流水線和流水線和V V流水線流

51、水線指令高速緩存指令高速緩存數(shù)據(jù)高速緩存數(shù)據(jù)高速緩存指令預(yù)取部件指令預(yù)取部件指令譯碼部件指令譯碼部件浮點處理部件浮點處理部件FPUFPU分支目標(biāo)緩沖器分支目標(biāo)緩沖器BTBBTB控制控制ROMROM寄存器組。寄存器組。 第14章 高檔微型計算機 （2 2）原理結(jié)構(gòu)）原理結(jié)構(gòu) 總線接口部件實現(xiàn)總線接口部件實現(xiàn)CPUCPU于系統(tǒng)總線的連接，包括于系統(tǒng)總線的連接，包括6464位數(shù)據(jù)線、位數(shù)據(jù)線、3232位位地址線和若干控制信號線，以此實現(xiàn)相互間的信號交流，并產(chǎn)生地址線和若干控制信號線，以此實現(xiàn)相互間的信號交流，并產(chǎn)生相應(yīng)的總線周期信號。相應(yīng)的總線周期信號。 兩條流水線兩條流水線U和和V。U流水線可執(zhí)行

52、所有的整數(shù)運算指令，流水線可執(zhí)行所有的整數(shù)運算指令，V流水線流水線只能執(zhí)行簡單的整數(shù)運算指令和數(shù)據(jù)交換指令。每條流水線有五只能執(zhí)行簡單的整數(shù)運算指令和數(shù)據(jù)交換指令。每條流水線有五級功能：取指、譯碼、生成地址、執(zhí)行指令和回寫。級功能：取指、譯碼、生成地址、執(zhí)行指令和回寫。 、指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存兩者分開，從而減少了指令預(yù)、指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存兩者分開，從而減少了指令預(yù)取和數(shù)據(jù)操作之間可能發(fā)生的沖突，并可提高命中率。取和數(shù)據(jù)操作之間可能發(fā)生的沖突，并可提高命中率。 第14章 高檔微型計算機 指令預(yù)取部件：每次取兩條指令，若為簡單指令，且后一條指令不依指令預(yù)取部件：每次取兩條指令，若為簡

53、單指令，且后一條指令不依賴于前一條指令的執(zhí)行結(jié)果，則指令預(yù)取部件便將兩條指令分別送到賴于前一條指令的執(zhí)行結(jié)果，則指令預(yù)取部件便將兩條指令分別送到U流水線和流水線和V流水線獨立執(zhí)行。流水線獨立執(zhí)行。 指令譯碼器：負(fù)責(zé)對指令進(jìn)行譯碼。指令譯碼器：負(fù)責(zé)對指令進(jìn)行譯碼。增強型浮點處理部件（增強型浮點處理部件（FPU）：在：在FPU中，采用快速硬件來實現(xiàn)浮點中，采用快速硬件來實現(xiàn)浮點加、乘、除運算，使浮點運算速度大為提高。加、乘、除運算，使浮點運算速度大為提高。控制控制ROM：含有：含有Pentium的微代碼，控制部件直接控制流水線。的微代碼，控制部件直接控制流水線。分支目標(biāo)緩沖器分支目標(biāo)緩沖器BTB：

54、在遇到分支轉(zhuǎn)移指令時用來預(yù)測是否發(fā)生轉(zhuǎn)移。在遇到分支轉(zhuǎn)移指令時用來預(yù)測是否發(fā)生轉(zhuǎn)移。寄存器組：協(xié)助執(zhí)行部件工作。寄存器組：協(xié)助執(zhí)行部件工作。第14章 高檔微型計算機 3. Pentium的寄存器的寄存器 PentiumPentium處理器配備的寄存器可分為如下幾類：處理器配備的寄存器可分為如下幾類：（1 1）基本寄存器組：）基本寄存器組：包含通用寄存器、指令指針寄存器、標(biāo)志寄存器、包含通用寄存器、指令指針寄存器、標(biāo)志寄存器、段寄存器。段寄存器。（2 2）系統(tǒng)級寄存器組：）系統(tǒng)級寄存器組：包含系統(tǒng)地址寄存器、包含系統(tǒng)地址寄存器、PentiumPentium控制控制寄存器。寄存器。（3 3）調(diào)試寄

55、存器組：）調(diào)試寄存器組：比如調(diào)試寄存器比如調(diào)試寄存器DRDR0 0DRDR3 3。 （4 4）浮點寄存器組）浮點寄存器組 第14章 高檔微型計算機 1996年底推出年底推出 集成了集成了450萬個晶體管萬個晶體管 采用了采用了MMX（多媒體擴展指令系統(tǒng)多媒體擴展指令系統(tǒng) ）技術(shù)技術(shù) 指令指令CacheCache和數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)CacheCache都由原來的都由原來的8 8KBKB擴展到擴展到1616KBKB。 仍仍屬屬P5架構(gòu)架構(gòu) 第14章 高檔微型計算機 1 14.2.24.2.2Pentium MMXPentium MMX 1996年推出年推出 與后來推出的與后來推出的PentiumPenti

56、um 和和Pentium Pentium 同屬于同屬于P6P6架構(gòu)架構(gòu) 集成了集成了550萬只晶體管萬只晶體管 內(nèi)部核心頻率為內(nèi)部核心頻率為133MHz . 片內(nèi)片內(nèi)Cache規(guī)模大小為規(guī)模大小為16KB，其中指令其中指令Cache為為8KB，數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)Cache為為8KB。 片內(nèi)包括一個大小片內(nèi)包括一個大小256KB的二級的二級Cache芯片芯片 也采用了也采用了RISC技術(shù)技術(shù) 是超級流水線型的，它的流水線深度比是超級流水線型的，它的流水線深度比Pentium基本型更深基本型更深 采用采用亂序執(zhí)行操作方式來完成超級流水線的操作過程亂序執(zhí)行操作方式來完成超級流水線的操作過程 。第14章 高檔微

57、型計算機 12.2.312.2.3Pentium ProPentium Pro 12.2.4 12.2.4Pentium Pentium 1997年推出年推出 集成了集成了750萬個晶體管萬個晶體管 最高頻率達(dá)最高頻率達(dá)500500MHz MHz 不但支持多媒體指令集不但支持多媒體指令集MMXMMX，而且除了而且除了1616KBKB的一級指的一級指令高速緩存和令高速緩存和1616KBKB的數(shù)據(jù)高速緩存外，還含有的數(shù)據(jù)高速緩存外，還含有512512KBKB的內(nèi)部二級高速緩存的內(nèi)部二級高速緩存 用一塊印刷電路板使用一塊印刷電路板使CPUCPU和二級高速緩存裝在一起，和二級高速緩存裝在一起，再用外殼

58、封裝再用外殼封裝 增加了由多分支預(yù)測技術(shù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技術(shù)和推測增加了由多分支預(yù)測技術(shù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技術(shù)和推測執(zhí)行技術(shù)相結(jié)合而實現(xiàn)的動態(tài)執(zhí)行機制。執(zhí)行技術(shù)相結(jié)合而實現(xiàn)的動態(tài)執(zhí)行機制。 第14章 高檔微型計算機 12.2.4 12.2.4Pentium Pentium 1999年年2月推出月推出 內(nèi)部核心集成了內(nèi)部核心集成了950萬個晶體管萬個晶體管 時鐘頻率可達(dá)時鐘頻率可達(dá)800MHz 二級高速緩存為二級高速緩存為 512KB 最大尋址空間達(dá)最大尋址空間達(dá)64GB 增加了增加了71條互聯(lián)網(wǎng)流式單指令多設(shè)計的指令集條互聯(lián)網(wǎng)流式單指令多設(shè)計的指令集（streaming SIMD(single-in

59、struction multiple-data)extension,SSE）。）。 第14章 高檔微型計算機 12.2.4 12.2.4Pentium Pentium 2001年年推出推出 內(nèi)部含有內(nèi)部含有4200萬個晶體管萬個晶體管 主頻高達(dá)主頻高達(dá)3.6GHz 采用一系列新技術(shù)面向網(wǎng)絡(luò)功能和圖像功能，具體如下：采用一系列新技術(shù)面向網(wǎng)絡(luò)功能和圖像功能，具體如下： 超長流水線技術(shù)。超長流水線技術(shù)。 跟蹤性指令高速緩存技術(shù)。跟蹤性指令高速緩存技術(shù)。 采用雙沿指令快速執(zhí)行機制。采用雙沿指令快速執(zhí)行機制。 能執(zhí)行能執(zhí)行SSE2指令集。指令集。 第14章 高檔微型計算機 14.3 14.3 IA-64

60、IA-64體系架構(gòu)體系架構(gòu) IAIA是是 “IntelIntel體系體系/ / Intel ArchitectureIntel Architecture”的縮寫的縮寫 人們將人們將Intel Intel 生產(chǎn)的生產(chǎn)的CPUCPU統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為IntelIntel體系（體系（IAIA）CPUCPU。 從從8038680386開始，桌面開始，桌面PCPC使用的使用的CPUCPU，包含目前的包含目前的Pentium 處理器都是處理器都是32位架構(gòu)的位架構(gòu)的CPU，所以都被列所以都被列為為IA- -32。 IntelIntel最新一代的最新一代的ItaniumItanium處理器處理器“安騰安騰”，是，