pentium微處理器

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1、§2.4Pentium微處理器關(guān)于Pentium（奔騰）的命名按照80X86的邏輯，80486之后的下一個(gè)CPU名字應(yīng)是80586，但是Intel公司決定不再采用數(shù)字命名，原因是為了保護(hù)商標(biāo)版權(quán)，所以Intel為了獲得新一代CPU的商標(biāo)專利，將其取名為Pentium，它來(lái)源于希臘字“Pente”，其意思為5，現(xiàn)在人們習(xí)慣上也將Pentium叫做586，或稱作奔騰586，或稱P5（Pentium未正式命名前的稱呼）。1Pentium微處理器是1993年投入使用的，與80X86系列保持完全兼容。采用0.8微米的Bi-CMOS技術(shù)，使芯片集成度達(dá)到310萬(wàn)個(gè)晶體管。全部引

2、腳被封裝在一個(gè)大型的237針PGA中。時(shí)鐘頻率有60MHz、66MHz、75MHz、90MHz、100MHz、120MHz、133MHz、150MHz及166MHz等多種，其中Pentium-66的運(yùn)算速度為112MIPS。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為Pentium是一個(gè)劃時(shí)代的微處理器，它的性能已超過(guò)了原有的工作站及超級(jí)小型機(jī)。21．采用超標(biāo)量雙流水線結(jié)構(gòu)超標(biāo)量流水線設(shè)計(jì)是Pentium微處理器技術(shù)的核心。所謂超標(biāo)量就是處理器內(nèi)部含有多個(gè)執(zhí)行單元來(lái)完成多條指令的同時(shí)執(zhí)行。Pentium有兩條分別稱為U和V的指令流水線，各自有獨(dú)立的算術(shù)邏輯單元ALU及高速緩存結(jié)構(gòu)。這種雙流水線并行

3、作業(yè)的方式，使得Pentium在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可同時(shí)執(zhí)行兩條指令。此外，還有一個(gè)執(zhí)行單元，保證同時(shí)完成一條浮點(diǎn)運(yùn)算指令。Pentium微處理器有如下技術(shù)特點(diǎn)：3為了減少由于轉(zhuǎn)移導(dǎo)致流水線的效率損失，Pentium采用分支預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)指令的目標(biāo)地址，從而節(jié)省了CPU的執(zhí)行時(shí)間。通常在用戶程序中包含不少的條件轉(zhuǎn)移指令，在流水線計(jì)算機(jī)中，這些轉(zhuǎn)移指令由于產(chǎn)生分支可能使予取和予譯碼指令作廢。Pentium內(nèi)部有兩個(gè)予取指令緩沖隊(duì)列，在執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移指令前，一個(gè)以順序方式予取指令，另一個(gè)以轉(zhuǎn)移方式予取2．分支預(yù)測(cè)技術(shù)4指令，后者也稱作分支目標(biāo)緩沖器BTB（BranchTa

4、rgetBuffer），這是一個(gè)小的cache，它基于轉(zhuǎn)移指令，尤其是循環(huán)轉(zhuǎn)移的固有特點(diǎn)，可以認(rèn)為在大多數(shù)情況下，當(dāng)一條轉(zhuǎn)移指令被再次執(zhí)行時(shí)，其成功與否及轉(zhuǎn)移目標(biāo)與上次相同。據(jù)此可構(gòu)造動(dòng)態(tài)的分支目標(biāo)預(yù)測(cè)硬件。BTB是一種效果較好的硬件機(jī)制，統(tǒng)計(jì)表明BTB的容量較大時(shí)（如超過(guò)256項(xiàng)）預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率可達(dá)90%。通過(guò)這種動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)技術(shù)，不管是否產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，所需指令都在執(zhí)行前予取好。5Pentium內(nèi)部有兩個(gè)Cache，每個(gè)8KB。一個(gè)Cache用于指令高速緩存，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)高速緩存。這兩個(gè)高速緩存可同時(shí)存取，前者可提供多達(dá)32位的原始操作碼，后者每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以提供兩次

5、存取的數(shù)據(jù)。這種雙路高速緩存結(jié)構(gòu)減少了爭(zhēng)用高速緩存所造成的沖突，改進(jìn)了處理器性能。3．雙Cache的采用6浮點(diǎn)運(yùn)算過(guò)程分為8個(gè)流水步級(jí)，前4步同整數(shù)流水線，接下來(lái)兩步為二級(jí)浮點(diǎn)操作，最后兩步為寫(xiě)結(jié)果、出錯(cuò)報(bào)告等。浮點(diǎn)運(yùn)算單元對(duì)一些常用指令如ADD、MUL等不是采用微程序，而是由硬件實(shí)現(xiàn)，使浮點(diǎn)運(yùn)算速度更快。4．更快的浮點(diǎn)運(yùn)算單元7Pentium對(duì)一些常用指令如MOV、PUSH、POP、INC、DEC、TEST及JMP等改用硬件實(shí)現(xiàn)，而不使用微操作，加快了指令的執(zhí)行速度。5．固化常用指令8Pentium內(nèi)部總線與80386、80486一樣，數(shù)據(jù)線和地址線的寬度都為32

6、位，但CPU和內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的外部數(shù)據(jù)總線為64位，提高了讀寫(xiě)存儲(chǔ)器的速度，使得一個(gè)總線周期內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量提高了一倍。例如，在主頻66MHz時(shí)，內(nèi)部64位總線使CPU與內(nèi)存可一次傳送8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，這樣，Pentium傳送數(shù)據(jù)的速度達(dá)528MB/S（8字節(jié)×66MHz）。此外，Pentium還支持一種叫突發(fā)式的總線周期，該模式可在一個(gè)總線周期內(nèi)傳送4個(gè)64位數(shù)。6．增加總線寬度9在存儲(chǔ)管理中，Pentium的頁(yè)面大小除可采用80386、80486的4KB頁(yè)面外，還可選用高達(dá)4MB的頁(yè)面。頁(yè)面尺寸由控制寄存器CR4中的PSE位來(lái)選擇。當(dāng)選用4MB頁(yè)面時(shí)，只需用頁(yè)組目錄

7、項(xiàng)表來(lái)尋址4MB頁(yè)面，無(wú)需頁(yè)表，從而極大地減少了內(nèi)存用量，并加快訪問(wèn)內(nèi)存的速度。10§2.5Itanium微處理器地址總線６４位，數(shù)據(jù)總線６４位，內(nèi)部集成度為2.2億個(gè)晶體管，約是Pentium的10倍。特點(diǎn)：可有三級(jí)Cache；多個(gè)執(zhí)行部件和多個(gè)通道；數(shù)量眾多寄存器；采用完全并行指令計(jì)算技術(shù)；采用新機(jī)制的分支預(yù)測(cè)技術(shù)。11本節(jié)結(jié)束，謝謝合作！12