《微處理器及總線》PPT課件.ppt

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1、第二章微處理器及總線微處理器概述8088微處理器的特點、引線及結構；總線的一般概念；*80386微處理器的特點及結構；*Pentium4微處理器中的新技術。2.1微處理器概述程序的執(zhí)行過程微處理器的基本組成x86CPU的類別1、程序的執(zhí)行過程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令譯碼取操作數(shù)執(zhí)行指令存結果指令周期操作碼操作數(shù)執(zhí)行1.CPU控制程序執(zhí)行2.CPU如何知道從哪里取操作數(shù)或指令？地址、尋址方式例：計算5+8（p8）匯編語言指令機器語言指令操作-------------------------------------------------------

2、--------------------MOVA,510110000將立即數(shù)5傳送到寄存器A中00000101ADDA,800000100將A的內容與8相加，結果仍存入A00001000STOP11110100停機假定指令格式為：操作碼目的操作數(shù)源操作數(shù)指令執(zhí)行過程(取指/譯碼/執(zhí)行)累加器A加法器數(shù)據(jù)寄存器DR指令寄存器IR指令譯碼器ID時序邏輯電路時序控制信號（控制命令）1011000000000101000001000000100011110100內部總線存儲器01234程序計數(shù)器IP地址MOVA,5ADDA,8STOP地址總線+1③地址譯碼器讀寫控制電路④輸出地

3、址10110000⑦鎖存指令鎖存數(shù)據(jù)⑥置初值①②輸出指令地址鎖存地址②讀寫命令⑤⑧指令譯碼鎖存輸出地址寄存器AR2、核心級——微處理器微處理器簡稱CPU，是計算機的核心，主要包括：運算器控制器寄存器組RegistersCPU實現(xiàn)了運算功能和控制功能運算（算術、邏輯）→運算器控制程序的執(zhí)行(IP)→控制器暫存數(shù)據(jù)和執(zhí)行狀態(tài)(FR)→寄存器總線接口CPU的位數(shù)：是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)4位、8位、16位、32位、64位Intel8088/8086、386、PIII、P4、Celeron性能排名：Xeon（至強）>Core（酷睿）/Pentium（奔騰）>Celeron（賽

4、揚）AMDSempron、Duron、Athlon（X86)3、CPU類型?8086/8088是Intel系列的16bit微處理器，屬第三代。?8086/8088有20bit地址線，可尋址1M空間。?8086/8088采用單一+5V電源和單相時鐘，頻率為5MHZ。8086/808880888088、8086基本類似16位CPU、AB寬度20位—可尋址1M差別：數(shù)據(jù)線引腳：8088有8根，8086有16根8088為準16位CPU:內部DB為16位，外部DB為8位，16位數(shù)據(jù)要分兩次傳送本課程以8088為模型進行介紹（IBMPC采用）2.28088微處理器8088/8086

5、CPU的結構和特點（2.2.3/2.2.1)8088CPU的儲存器組織；（2.2.4/2.2.1）8088CPU外部引線及功能；(2.2.2)8088的工作時序。（2.2.5）8086/808820bit地址線，可尋址1M空間。一、8086/8088CPU的內部結構和特點1、8086CPU的內部結構執(zhí)行單元EU功能：執(zhí)行指令。從指令隊列中取出指令譯碼在ALU中完成數(shù)據(jù)運算保存運算結果，并把特征保存在標志寄存器FLAGS中包括以下部件：算術邏輯單元(ALU)8個通用寄存器1個標志寄存器EU控制電路EU的操作見右圖總線接口單元BIU包括以下4部分：20位的地址加法器專用寄存

6、器組總線接口控制電路4（6）字節(jié)的指令隊列功能：只要空閑，就從內存中取出指令送入指令隊列形成訪問存儲器的物理地址，負責與內存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送EU和BIU的操作要點lBIU中的指令隊列有2個或2個以上字節(jié)為空時，BIU自動啟動總線周期，取指填充指令隊列。直至隊列滿，進入空閑狀態(tài)。為FIFO(先進先出)結構。lEU取得指令，譯碼并執(zhí)行指令。若指令需要取操作數(shù)或存操作結果，需訪問存儲器或I/O，EU向BIU發(fā)出訪問總線請求。EU不和外界打交道。lEU執(zhí)行轉移、調用和返回指令時，若下一條指令不在指令隊列中，則隊列被自動清除，BIU根據(jù)本條指令執(zhí)行情況重新取指和填充指令

7、隊列。也稱預取指令隊列8086與傳統(tǒng)微處理器指令執(zhí)行過程比較取指3執(zhí)行3取指4?執(zhí)行2取指2執(zhí)行1取指1?傳統(tǒng)微處理器的執(zhí)行方式傳統(tǒng)微處理器取指與執(zhí)行串行進行，CPU的工作效率低。通過訪問存儲器取指令取數(shù)據(jù)取指5???取指4取指3取指2取指1BIU執(zhí)行4???執(zhí)行3執(zhí)行2執(zhí)行1等待EU?8086的指令執(zhí)行方式8086CPU取指與執(zhí)行并行進行，大大減少了等待取指令所需時間，提高了CPU的工作效率。降低了對內存存取速度要求。8088/8086的流水線操作指令隊列的作用相當于流水線的傳送帶通用寄存器（8）段寄存器（4）標志寄存器FR（1）指令指