机械32微机--微处理器精讲.ppt

* * * * * * * * * * * * 80386微处理器的内部结构流程图如下图所示。这是一种采用流水线工作方式的结构，内部分为中央处理部件 CPU 、存储管理部件 MMU 和总线接口部件 BIU 3部分，图中各部分用虚线分开。 中央处理部件由指令部件和执行部件组成。指令部件包含两个指令队列，其一是指令预取队列，用来暂存从存储器中预取出来的指令代码。其二是已译码指令队列；这些预取指令经预译码后，送入已译码指令队列中等待执行。如果在预译码时发现是转移指令，可提前通知总线接口部件去取目标地址中的指令，取代原预取队列中的顺序指令。执行部件中包含32位的算术运算单元ALU，8个32位通用寄存器组。为了加快乘、除法运算速度，设置了一个64位的桶形移位器和乘／除硬件。 * * 2.4 8086/8088微处理器的基本时序 CPU的基本时序 最小模式下的典型时序 最大模式下的典型时序 时序：是计算机操作运行的时间顺序 2.4.1 最小模式下的典型时序 T1 T2 T3 T4 CLK ALE 1. 8086最小工作模式下的总线读周期 M/IO A19～A16 S6～S3 BHE RD DT/R DEN AD15~AD0 高 M 地址 地址 低 IO 输出 输出 S6～S3 数据 输入 数据 Tw CLK ALE M/IO A19～A16 S6～S3 RD DT/R DEN AD15~AD0 具有等待状态的总线读操作 BHE T1 高 M 地址 地址 READY 低 IO 输出 输出 T2 S6～S3 T3 输入 T4 2. 最小模式下的总线写操作（8086） T1 T2 T3 T4 CLK ALE M/IO A19～A16 S6～S3 BHE WR DT/R DEN AD15~AD0 数据 S6～S3 高 M 地址 地址 输出 读操作和 写操作有 哪些不同？ * * * 输出 低 IO 输出 3. 中断响应周期 T1 T2 T3 T4 T1 T1 T1 T1 T2 T3 T4 三个空闲状态 LCK ALE AD7～AD0 INTA 中断类型 INTA 4. 系统的复位和启动操作 CLK 无作用状态 浮空 三态门 输出信号 RESET输入 8086/8088的启动和复位信号 内部RESET ① CPU立即停止操作，清FR，DS，ES，SS、IP及指令队列。 同时，置CS为FFFFH。当RESET变为低电平时，CPU从FFFF0H单元开始启动。 进入内部RESET后 5. 总线占用周期 ≈ ≈ ≈ ≈ CLK HOLD HLDA 所有三态总线 8086/8088总线请求/响应时序图 T4或T1 * Intel 80286 1 内部有4个独立的可并行操作单元：执行单元 EU 、总线单元 BU 、指令单元 IU 和地址单元 AU ，可实现4级流水线作 2 地址总线和数据总线完全分开； 3 存储空间有实地址和保护虚拟地址两种工作方式。两者的实地址空间分别为1MB和16MB； 4 在保护方式下，4个段寄存器装入的不再是段基址，而是指向段描述符表中某个段描述符的索引值，称为段选择符。 80286是增强型标准16位微处理器。与8086/8088相比，它结构上的改进和性能上的提高主要体现在4方面： 总之，80286主要是增加了多用户、多任务系统所必需的任务转换、虚拟存储器管理和多种保护功能，不仅提高了运算速度，而且可支持多用户、多任务操作。但其优越性必须在多任务操作系统的支持下才能充分发挥。 Intel 80386/80486 1.内部寄存器数量明显增加，并可进行64位的数据运算，具有全32位数据处理能力。 2.片内存储管理部件可实现段页式存储管理，比80286可提供更大的虚拟存储空间和物理存储空间。 3.比80286新增了一种保护模式下的工作方式,即虚拟8086方式。 4.80486的指令流水线增加到了6级。 5.提供了32位外部总线接口，最大数据传输速率显著提高。 6.运算速度大大加快。 80386/80486是针对多用户和多任务的应用而推出的32位微处理器。与80286相比，80386/80486在结构和性能上的主要特点如下： 80386内部结构 武汉轻工大学—电气与电子工程学院 * Pentium微处理器（80586） 1.采用超标量体系结构，内含两条指令流水线。 2.内置的浮点运算部件采用超流水线技术。 3.增加了分支指令预测。 4.内置了指令和数据两个独立的超高速缓存器，避免了预取指令和数据可能发生的冲突。 5.采用64位外部数据总线。 6.引入了大型机中采用的内部错误检测、功能冗余检验和错误报告等自诊断功能。 7.进行了更多的可测性