第章從X到IA系列微處理器

第11章從80X86到IA-64系列微處理器的最新發(fā)展11.180X86微處理器

11.2Pentium系列微處理器11.3新一代IA-64系列微處理器11.4PC機(jī)內(nèi)存的管理方式11.180X86微處理器11.1.180286微處理器11.1.280386微處理11.1.380486微處理器11.180X86微處理器11.1.180286微處理器 1982年2月Intel公司在推出的超級(jí)16位微處理器Intel80286，如圖11-1所示。 其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是16位，地址總線是24位，可尋址224（16MB）內(nèi)存，他與8086及8088微處理器的軟件兼容。80286芯片內(nèi)含13.5萬個(gè)晶體管，集成了存儲(chǔ)管理和存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)構(gòu)。11.1.280386微處理 1985年2月，Intel公司推出了第一個(gè)高性能32位處理器80386。其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位，地址總線是32位，可尋址4GB內(nèi)存空間。其內(nèi)存管理和處理速度都有很大的突破，是一種功能完善、高可靠性的CPU。 386具有實(shí)地址、保護(hù)虛地址方式和虛擬8086三種工作方式。系統(tǒng)啟動(dòng)或復(fù)位時(shí)，386自動(dòng)進(jìn)入實(shí)地址方式，完成系統(tǒng)初始化后立即轉(zhuǎn)到保護(hù)方式。386的三種工作方式386的三種工作方式

1.實(shí)地址方式。386加電啟動(dòng)或復(fù)位時(shí)的工作方式。實(shí)地址方式下，386與8086兼容。

2.保護(hù)虛地址方式。386固有方式。實(shí)行分級(jí)保護(hù)，防止應(yīng)用程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)和數(shù)據(jù)的干擾、破壞，實(shí)行分段。運(yùn)行于保護(hù)模式下的386是32位微處理器，完全支持虛擬存儲(chǔ)器尋址64MM字節(jié)虛擬地址空間。

3.虛擬8086工作方式（V86）。一種動(dòng)態(tài)方式，既有保護(hù)功能，又能執(zhí)行8086代碼。在V86模式下，處理器被模擬成多個(gè)8086處理器進(jìn)行工作。這樣8086程序可以直接在V86模式下運(yùn)行。11.1.380486微處理器 1989年，Intel公司于推出了第二代32位微處理器80486，如圖11-3所示。80486的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為64位，外部數(shù)據(jù)總線是32位，地址總線是32位。 486內(nèi)部由總線接口單元（BIU）、執(zhí)行單元EU、指令預(yù)取單元IPU、指令譯碼部件IDU、內(nèi)存管理單元MMU、浮點(diǎn)運(yùn)算單元FPU和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）等7個(gè)單元組成.主要特點(diǎn) ①采用精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC（ReducedInstructionSetComputer）技術(shù)，降低執(zhí)行每條指令的時(shí)間。 ②486芯片內(nèi)部設(shè)置了8K/16K數(shù)據(jù)和指令混合高速緩存（Cache），用于對(duì)頻繁訪問的指令和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)快速的存取。高速緩存增加了高命中率,提高了系統(tǒng)的性能。 ③80486芯片內(nèi)集成了浮點(diǎn)運(yùn)算器FPU。 ④80486采用了突發(fā)式總線（BurstBus）技術(shù)，更有效的將信息裝入Cache和指令預(yù)取部件。第11章從80X86到IA-64系列微處理器的最新發(fā)展11.180X86微處理器11.2Pentium系列微處理器

11.3新一代IA-64系列微處理器11.4PC機(jī)內(nèi)存的管理方式11.2Pentium系列微處理器11.2.1Pentium微處理器（P5）11.2.2P6系列微處理器11.2.3基于NetBurst微體系結(jié)構(gòu)的PentiumⅣ微處理器11.2.1Pentium微處理器（P5） Pentium微處理器芯片內(nèi)含310萬個(gè)晶體管，有64位數(shù)據(jù)線和32位地址線，可直接訪問的存儲(chǔ)空間為4GB，內(nèi)部有8KB指令緩存Cache和8KB數(shù)據(jù)緩存Cache，是32位微處理器.Pentium體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）超標(biāo)量流水線 由U與V兩條指令流水線構(gòu)成。每條流水線都擁有自己的ALU、地址生成電路和數(shù)據(jù)Cache接口。由于Pentium的雙流水線結(jié)構(gòu)，他可以一次執(zhí)行兩條指令，每條流水線中執(zhí)行一條。這個(gè)過程稱為“指令并行”。Pentium體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）獨(dú)立的指令Cache和數(shù)據(jù)Cache

486片內(nèi)有8KB的Cache，而Pentium有2個(gè)8KB的Cache，指令和數(shù)據(jù)各使用一個(gè)Cache，使其性能大大超過80486微處理器。例如，流水線的第一步驟為指令預(yù)取，在這一步中，指令從指令Cache中取出來，如果指令和數(shù)據(jù)合用Cache，則指令預(yù)取和數(shù)據(jù)操作之間將很可能發(fā)生沖突。而提供兩個(gè)獨(dú)立Cache將可避免這種沖突并允許兩個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行.Pentium體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（3）重新設(shè)計(jì)的浮點(diǎn)運(yùn)算單元.每個(gè)時(shí)鐘周期能完成一個(gè)或兩個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算。（4）分支預(yù)測 Pentium提供一個(gè)稱為分支目標(biāo)緩沖器BTB（BranchTargetBuffer）的小Cache來動(dòng)態(tài)地預(yù)測程序分支，提高循環(huán)程序運(yùn)行速度。11.2.2P6系列微處理器 1995年，Intel公司推出了新的超標(biāo)量微體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)P6，他是PentiumPro，PentiumⅡ、Celeron、Xeon，PentiumⅢ、Celeron、Xeon微處理器芯片的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)。1.嘆P半en蠅ti衡um館P產(chǎn)ro微處梢理器2.勝P畏en毒ti斯um慮Ⅱ微處此理器自Pe資nt燙iu斷mⅡ以來皆，微棄處理布器芯碰片分撤為賽揚(yáng)(C困el劃er勝on系列)、奔畫騰(P愿en停ti踏um系列)、至眼強(qiáng)(X醉eo詳n系列)和移主動(dòng)版(M系列)四種謠不同福類型茫。賽電揚(yáng)CP洲U性能擊較低池，是茫一種治廉價(jià)鞏的Pe方nt零iu靠mⅡ微處嬸理器朗；奔舍騰CP片U主要適用于銅普通膠用戶局；至個(gè)強(qiáng)CP遲U主要尊用于篇高檔欠圖形碗工作眠站或童高端虧網(wǎng)絡(luò)顧服務(wù)樸器；M系列CP太U主要?jiǎng)?wù)用于環(huán)筆記餅本電妖腦。3.疲P誦en橡ti幟um礦Ⅲ微處句理器Pe涂nt釀iu算m乓Ⅲ微處上理器叛是In書te唇l公司宵專為呢互聯(lián)迅網(wǎng)設(shè)擾計(jì)的戒第一揀塊芯牧片。柴他增磁加了懸能夠辱增強(qiáng)餐音頻炕、視也頻和3D圖形擔(dān)效果簽的數(shù)拋據(jù)流閉單指刃令多賺數(shù)據(jù)倡擴(kuò)展(S瞧SE揉)指令勺集，順在互苗聯(lián)網(wǎng)警應(yīng)用肌中能燭充分肉體現(xiàn)管三維混圖像邀處理屋、語貍音識(shí)哥別、農(nóng)視頻如實(shí)時(shí)綿壓縮傅等方尾面的愧效果譜。11扮.2彈.3基于Ne半t勞Bu踏rs糖t微體方系結(jié)猜構(gòu)的Pe笑nt上iu拍m霞Ⅳ微處侍理器1、Pe秧nt櫻iu寬m蜂Ⅳ微處忠理器第11章屠從80案X8督6到IA姜-6爽4系列序微處宰理器猛的最純新發(fā)暈展11屬.1之80紫X8共6微處丈理器11尤.2五Pe聰nt雞iu率m系列暑微處刮理器11些.3新一鋸代IA載-6禁4系列敘微處臘理器11城.4漂PC機(jī)內(nèi)蹄存的寫管理鴿方式11脹.3新一爺代IA鋤-6責(zé)4系列鄭微處景理器11臘.3尿.1層EP僚IC技術(shù)11太.3索.2姐IA票-6邊4微處泰理器預(yù)體系氧結(jié)構(gòu)11踢.3罰.1皂EP恨IC技術(shù)EP展IC技術(shù)輛既不奪是RI棕SC也不儉是CI角SC技術(shù)皮，它諷實(shí)質(zhì)裙上是以一種離吸收正了兩罰者長圣處的擾體系念結(jié)構(gòu)耗。EP填I(lǐng)C技術(shù)弱利用袋智能紹化軟海件指義揮硬燭件，程由軟念件處牙理復(fù)賀雜性承工作航，由霜軟件李分配懂調(diào)度猴，硬咱件只想需按兄序高逮速并諸行處閱理指照令和敬數(shù)據(jù)辦，因腰此降百低了腦處理角器的摘制造陰成本福。IA腫-6理4的第畢一代授芯片權(quán)名為Me妥rc粗ed，第炒二代圾芯片讀名為Mc歪Ki御nl領(lǐng)ey，第污三代扣芯片濾名為Ma稠di銀so衛(wèi)n。目鉆前統(tǒng)段稱為It鞠an阻iu酷m處理銹器系碑列，夏編號(hào)端為It燒an怨iu法m聲1，2，3。EP拋IC技術(shù)述突破蜜了傳需統(tǒng)RI睜SC處理睜器暗爭示并腔行的旅排序敲代碼級(jí)并傳許遞給如處理偉器執(zhí)植行的未限制距，利酷用編擠譯優(yōu)猾化技蛾術(shù)獲導(dǎo)得最誤大限垂度的伶并行包能力休，并殊以明均顯的傻方式叉?zhèn)鬟f首給處謝理器碗，使忍處理境器可爹以更嘴有效漫地并成行執(zhí)租行指奇令。11碧.3蕩.2傳IA買-6悲4微處鏡理器卻體系柿結(jié)構(gòu)作為64位微悠處理問器架景構(gòu)，IA還-6越4代表匙了一資種新防的微接處理蜂器的校發(fā)展畫方向搬。In裹ta診ni葛um（安肝騰）樣處理飯器內(nèi)恐部和勉外部礦數(shù)據(jù)偷總線基及地違址總傅線都楚是64位，禮可直嗽接訪慈問的星存儲(chǔ)傾空間響為16仍MT倆B，是64位微帖處理寄器，訪工作主頻率格為73羊3M鞋Hz～80嚷0M熊Hz。IA補(bǔ)-6寫4微處辯理器停采用EP嶄IC技術(shù)草和分超支預(yù)茅測、姨動(dòng)態(tài)備執(zhí)行奧等技筐術(shù)，授以提崖高指侍令執(zhí)搖行的兔并行凱性，菊從而闊提高純處理汗速度.第11章杰從80真X8寧6到IA始-6脈4系列泛微處拼理器研的最束新發(fā)需展11饒.1匹80邀X8柄6微處放理器11賀.2掌Pe故nt清iu貼m系列替微處么理器11泄.3新一送代IA片-6幻玉4系列庭微處唯理器11暫.4扭PC機(jī)內(nèi)息存的賴管理洲方式11讓.4頃PC機(jī)內(nèi)診存的瓜管理躺方式11露.4年.1實(shí)地晴址存望儲(chǔ)器榆管理姐方式11再.4兄.2保護(hù)趕虛地化址存頂儲(chǔ)器井管理減方式11抄.4班.3虛擬86存儲(chǔ)還器管技理方擋式11舌.4挺.4填Wi烤nd謹(jǐn)ow燈s環(huán)境潑下的包內(nèi)存冬管理11趴.4敢.1實(shí)地紙址存囑儲(chǔ)器邁管理化方式實(shí)地羽址方惡式是80矮38梢6至Pe欄nt夾iu誰m最基訊本的第工作債方式餃。微耳處理跨器管逆理的版最低1M極B存儲(chǔ)糖空間錘稱作圖實(shí)內(nèi)朵存，答其管貨理的蠶工作夜方式爛，稱優(yōu)為實(shí)使地址精方式炒。在實(shí)蚊地址媽方式施下，犯系統(tǒng)請(qǐng)對(duì)存末儲(chǔ)器境是按誦分段濟(jì)的方和法進(jìn)臟行管仇理的云。存深儲(chǔ)器閘分段奶就是晝把1M炎B存儲(chǔ)滾空間權(quán)劃分特成若爹干段安，每償個(gè)段例由64橋KB連續(xù)嗽的字對(duì)節(jié)單舟元組驅(qū)成，檔每個(gè)冰段是舅一個(gè)娘可尋祝址的駱邏輯揉單位向。存勞儲(chǔ)器介的邏陷輯地字址由含段基液值和香偏移旗量組私成，悼即：段基膊值：舟段內(nèi)負(fù)偏移另量11乳.4娃.2保護(hù)鏟虛地跪址存園儲(chǔ)器道管理雕方式保護(hù)蝕虛地社址方守式下姐的存環(huán)儲(chǔ)器香尋址純機(jī)制截可訪蜘問1M哲B及以藏上的呈存儲(chǔ)碰空間裂。1．虛箱擬存血儲(chǔ)器一個(gè)各完整連的計(jì)改算機(jī)仿存儲(chǔ)助系統(tǒng)綢一般矩分為收兩級(jí)醒：內(nèi)明存和愁外存膊。虛肌擬存伐儲(chǔ)器販?zhǔn)墙ㄋ⒃诼齼?nèi)存偏和外房誠存物賓理結(jié)從構(gòu)的療基礎(chǔ)匙上的多，它碼將內(nèi)旬存和碧外存鑼的地時(shí)址空乎間統(tǒng)灑一編第址，密形成億一個(gè)縣龐大私的存村儲(chǔ)空光間。級(jí)實(shí)際寬的內(nèi)努存儲(chǔ)添單元贏的地鋤址稱貓為“駛實(shí)地?zé)糁贰北蚣?jí)叫“慮物理努地址視”，潤實(shí)地黑址對(duì)籠應(yīng)的廉是“染實(shí)存芝空間傍”，可也叫填“物鉆理空題間”罪。用魯戶編兆程的冰“邏仰輯地暮址”訊涉及墓到外喊存的庭空間謎范圍昌，稱忌為“憂虛存糧空間拴”，墻或叫穗“邏標(biāo)輯空繡間”旅，虛惠存空皮間的雙地址增稱為良“虛輪擬地售址”它。當(dāng)抱用戶而程序銷訪問副虛存廚空間訊時(shí)，激程序統(tǒng)不在利物理元存儲(chǔ)恨器中句的段商，并胞且物滿理存漠儲(chǔ)器巷中還怪有可圓用空病間，堆就由嫌微處由理器刻的內(nèi)魄存管紡理程令序(如擴(kuò)飲展內(nèi)猶存管疤理程喉序，賭擴(kuò)充臺(tái)內(nèi)存允管理應(yīng)程序)，從意硬盤牢上讀運(yùn)出該戰(zhàn)段內(nèi)初容并漲復(fù)制剪到物下理存進(jìn)儲(chǔ)器君中，庫即把膜所需赤內(nèi)容韻從外挪存調(diào)袖入內(nèi)蟻存的國實(shí)空插間，更完成度虛存欣空間松和實(shí)糧空間而的切氏換，倆使用件戶感久覺到賣的不尋再是率處處亡受內(nèi)物存容墳量限超制的可存儲(chǔ)堤系統(tǒng)呀，而薄是仿站佛擁縮慧有一采個(gè)容莖量充梳分大隙的存擊儲(chǔ)系私統(tǒng)。2．虛養(yǎng)擬存槽儲(chǔ)器奶的分丹段管伴理機(jī)酸制在實(shí)蝦地址握方式僅下用具段寄趨存器家的段棟基值鄉(xiāng)豐和偏貞移量塘可訪疤問實(shí)秒內(nèi)存包，虛莊地址蒸方式料則是肺用段庸寄存腰器的掙段選色擇符惱和偏顧移量到訪問削虛存篩空間唉，這兼兩種呼方式啞的區(qū)泉?jiǎng)e在塊于微駛處理象器訪分問存慶儲(chǔ)器古時(shí)對(duì)梳段寄復(fù)存器伯的解伏釋不屠同。溉段選聯(lián)擇符懷為16位，嫌偏移膊量為3