第2章_3 80x86系统微处理器的发展.pptVIP

第二章 80X86微处理器的结构 张德煌 第二章 80X86微处理器的结构 张德煌 2.5.9 Pentium 4微处理器 Pentium 4微处理器由Intel公司于2000年11月发布，中文名为“奔腾4”，简称P4。 该处理器采用了全新的设计，包括等效于400MHz(100×4)前端总线、SSE2指令集、256KB～512KB的L2缓存、全新的超线程技术及NetBurst架构，最低工作频率为1.3GHz。 P4最重要的一个特点就是在CPU中引入了超线程技术（Hyper Threading，简称“HT”)。超线程技术是在一颗CPU中可以同时执行两个线程的技术。 2.5.10 新一代64位处理器及多核处理器 2003年以后AMD公司和Intel公司陆续推出64位个人电脑用的微处理器芯片，个人电脑开始进入64位计算时代。 Intel 64位微处理器主要特点： 采用扩展64位内存技术，提供对64位数据处理支持 采用两种模式，可支持标准32位和64位处理 计算机第一定律——摩尔定律 1965年，英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）在写关于计算机存储器发展趋势的报告时发现： 集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，而价格不变； 所阐述的趋势一直延续至2004年，一直非常地准确。 　 2005年以后AMD公司和Intel公司又陆续推出双核64位微处理器，接着又在随后的几年提出了三核、四核甚至八核的微处理器芯片。 使用多核最重要的一个原因在于功率问题。由于受到半导体工艺限制，单纯依靠提高CPU的工作频率来提高CPU性能的方式，已经非常困难。 2.5 Intel 80X86微处理器 X86系列微机是目前个人桌面处理和便携处理系统的主流，80X86微处理器的发展对微型计算机系统的发展起着决定性的作用。 Intel 8086微处理器的基本结构 16位处理器、40脚的DIP(双列直插)封装。 时钟频率：5MHz、8MHz和10MHz。 20条地址线，有220=1024KB=1MB 寻址能力。 缺口 1脚 20脚 40脚 Intel 8086微处理器内部由两个独立的功能部件组成：执行部件EU、总线接口部件BIU。 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI CS DS SS ES IP 1 2 4 6 5 3 标志寄存器 总线 控制 逻辑 指令队列 EU 控 制 ALU 地址加法器 ∑ BIU单元 EU单元 AX BX CX DX 内存 接口 EU和BIU独立并行工作，可以大大提高系统效率。 2.5.1 Intel 80286微处理器的基本结构 16位处理器，指令与8086兼容 时钟频率：最高25MHz， 24条地址线，有224(16MB)物理寻址能力 集成存储管理和保护机构，四层特权支持操作系统和多任务管理 2.5.2 Intel 80386微处理器的基本结构 32位处理器，指令与8086、80286相兼容 32位地址线，直接寻址4GB（1GB为230字节）物理地址空间 虚拟存储空间为64TB(1TB为240字节) 最高工作频率为40MHz 多用户、多任务操作系统芯片。存储器管理部件（MMU）和保护机构，数据线、寄存器、运算操作为32位。 2.5.3 Intel80486微处理器的基本结构 Cache(高速缓冲存储器) FPU(Floating Point Unit，浮点部件) 32位处理器，最高工作频率120MHz RISC (Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)技术 1）超标量流水线： 由“U”和“V”两条指令流水线构成超标量流水线结构 每条流水线都有自己的ALU、地址生成逻辑和Cache接口 在每个时钟周期内可执行两条整数指令 每条流水线分为指令预取、指令译码、地址生成、指令执行和回写5个步骤。 2.5.4 Intel Pentium微处理器的基本结构 Pentium中文译名为“奔腾”，简称P5。同80486相比，Pentium在结构上有如下特点： 1. 多媒体增强技术(MMX技术) 2. 动态执行技术 多分支跳转预测 数据流分析 推测执行 3. 双重独立总线结构(DIB，Dual Independent Bus) 2.5.7 PentiumⅡ微处理器 PentiumⅡ微处理器，简称PⅡ，中文名为“奔腾Ⅱ”。多媒体增强技术(MMX技术)，使“奔腾Ⅱ”芯片既保持了“高能奔腾”原有的强大处理功能，又增强了PC机在三维图形、图像和多媒体方面的可视化计算功