《微機(jī)應(yīng)用》PPT課件

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1、第2章微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)制作錢曉捷微型計算機(jī)原理及應(yīng)用2006年第2章微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1微處理器功能結(jié)構(gòu)2.1.1微處理器基本結(jié)構(gòu)2.1.28086的功能結(jié)構(gòu)2.1.3IA-32的功能結(jié)構(gòu)2.2IA-32微處理器寄存器2.2.1整數(shù)寄存器2.2.2浮點及多媒體寄存器2.3微處理器存儲器組織2.3.1IA-32工作方式2.3.2實方式的邏輯段2.3.3保護(hù)方式的段頁管理微處理器基本結(jié)構(gòu)算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticLogicUnit）運算器，主要是算術(shù)運算和邏輯運算累加器（Accumulator）：最常使用的寄存器標(biāo)志（Flag）寄存器：反映運算結(jié)果的輔助信息可編程寄存器通

2、用寄存器：數(shù)量較多，具有多種用途專用寄存器：只用于特定目的指令處理單元控制器，執(zhí)行指令實現(xiàn)其功能指令執(zhí)行過程：讀取指令、指令譯碼和執(zhí)行指令透明和抽象示意圖微處理器基本結(jié)構(gòu)1.算邏單元累加器結(jié)構(gòu)的微處理器，一個操作數(shù)總是由被稱為累加器的寄存器提供，而另一個操作數(shù)通過暫存器來提供。反映運算結(jié)果的輔助信息記錄在標(biāo)志寄存器中。標(biāo)志寄存器用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式。也叫程序狀態(tài)字。2.寄存器透明的：不可編程；可編程寄存器：有引用名稱，分為通用和專用的。3.指令處理單元取指-譯碼-執(zhí)行2.1.28086的功能結(jié)構(gòu)1.總線接口單元和執(zhí)行單元管理8086與系統(tǒng)總線的接口，負(fù)責(zé)微處理器對存

3、儲器和外設(shè)進(jìn)行訪問。8086所有對外操作必須通過BIU和這些總線進(jìn)行。執(zhí)行單元負(fù)責(zé)指令譯碼、數(shù)據(jù)運算和指令執(zhí)行。8086指令地址由代碼段寄存器CS和指令指針寄存器IP共同提供，再由地址加法器得到20位存儲器地址。取指-譯碼-執(zhí)行，操作數(shù)來自寄存器、指令隊列或存儲器和外設(shè)。2.1.28086的功能結(jié)構(gòu)2.指令預(yù)取BIU和EU兩個單元相互獨立，分別完成各自操作，可以并行操作。指令預(yù)取，簡單的流水線技術(shù)。8086的功能結(jié)構(gòu)總線接口單元指令隊列、指令指針（IP）、段寄存器（CS/DS/SS/ES）、地址加法器和總線控制邏輯管理與系統(tǒng)總線的接口，負(fù)責(zé)對存儲器和外設(shè)訪問執(zhí)行單元ALU、通用寄存器

4、、標(biāo)志寄存器和控制電路負(fù)責(zé)指令譯碼、數(shù)據(jù)運算和指令執(zhí)行指令預(yù)取EU單元譯碼執(zhí)行指令，同時BIU單元讀取后續(xù)指令最簡單的指令流水線技術(shù)示意圖2.1.3IA-32的功能結(jié)構(gòu)1.80386的功能結(jié)構(gòu)6個功能部件：總線接口單元，指令預(yù)取單元，指令譯碼單元，執(zhí)行單元，分段單元，分頁單元，并行工作，對指令進(jìn)行流水線處理?？偩€接口單元：提供與外部接口，取指令或讀寫數(shù)據(jù)指令預(yù)取單元：利用總線空閑時間預(yù)取指令，送入16個字節(jié)的指令預(yù)取隊列。指令譯碼單元：從預(yù)取隊列取出指令，譯成微代碼，放入指令隊列。執(zhí)行單元：執(zhí)行指令。存儲管理單元：邏輯地址變成線性地址和物理地址，讀寫數(shù)據(jù)；進(jìn)行存儲保護(hù)。80386的功

5、能結(jié)構(gòu)總線接口單元指令預(yù)取單元指令譯碼單元執(zhí)行單元分段單元分頁單元示意圖6個功能部件可以并行工作，進(jìn)行流水線處理2.Pentium的功能結(jié)構(gòu)通過體系結(jié)構(gòu)的革新增強(qiáng)CPU的性能：（1）超標(biāo)量流水線：2條指令流水線U和V；（2）分離Cache：指令和數(shù)據(jù)分開的2個8KCache，更好地與Pentium的超標(biāo)量流水配合，減少指令預(yù)取和操作數(shù)存取的存儲器沖突；（3）動態(tài)分支預(yù)測：設(shè)置分支目標(biāo)緩存器，存儲轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行情況，并進(jìn)行動態(tài)預(yù)測。（4）高性能浮點處理單元：浮點指令的執(zhí)行高度流水；（5）其它方面：常用指令固化，改進(jìn)復(fù)雜指令微代碼算法；（6）增大頁面容量，適合圖像處理等需要大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

6、程序；（7）采用節(jié)能技術(shù)。Pentium的功能結(jié)構(gòu)超標(biāo)量流水線分離Cache動態(tài)分支預(yù)測性能增強(qiáng)的浮點處理單元FPU其它常用指令固化改進(jìn)復(fù)雜指令的微代碼算法節(jié)能特性電源電壓：3.3V示意圖2.2.1整數(shù)寄存器1.通用寄存器8個32位通用寄存器EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP，ESP8個16位通用寄存器AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP，SP8個8位通用寄存器AH，AL，BH，BL，CH，CL，DH，DL2.2IA-32微處理器寄存器存取16位寄存器，高16位不受影響存取8位寄存器，16/32位寄存器其他位不受影響示意圖通用寄存器的命名EAX：累加器（Acc

7、umulator）用于算邏運算、與外設(shè)傳送信息；EBX：基址寄存器（Base）存放存儲器地址，以方便指向數(shù)組中的元素；ECX：計數(shù)器（Counter）循環(huán)操作等指令中的隱含計數(shù)器；EDX：數(shù)據(jù)寄存器（Data）存放數(shù)據(jù)，低16位常存放外設(shè)端口地址；ESI：源變址寄存器（SourceIndex）EDI：目的變址寄存器（DestinationIndex）指向字符串或數(shù)組的源、目的操作數(shù)；源操作數(shù)目的操作數(shù)通用寄存器EBP：基址指針（BasePointer）默認(rèn)