《微型计算机技术与应用第二章16位和32位微》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机技术与应用第二章16位和32位微（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、博学 审问 慎思 明辨 笃行,第二章 16位和32位 微处理器,2,2018/11/15, 2.1 16位微处理器8086 2.2 32位微处理器Pentium的先进技术 2.3 Pentium的指令流水线技术 2.4 Pentium的工作方式 2.5 Pentium的原理结构 2.6 Pentium的寄存器和相关机制 2.7 Pentium的主要信号 2.8 Pentium的总线状态 2.9 Pentium的总线周期 2.10 Pentium的中断 2.11 Pentium的保护技术 2.12 Pentium系列微处理器的技术发展 2.13 Itantium微处理器概述,第二章 16位和32
2、位微处理器,第二章 16位和32位微处理器,3,2018/11/15,教学重点： 8086的寄存器组； 8086标志寄存器各个标志的含义； 8086的读写时序、总线操作和中断机制； Pentium的先进技术； Pentium的原理结构、寄存器组和描述符； Pentium的中断机制和中断描述符表； Pentium的段页两级保护机制。,第二章 16位和32位微处理器,4,2018/11/15,第二章 16位和32位微处理器,2.1 16位微处理器8086,40引脚，双列直插式芯片 16根数据线，20根地址线,可寻址的存储器地址空间容量为220B（约1MB）,5,2018/11/15,常规数学表达：
3、 K (Kilo) = 1000 = 103 M (Mega) = 10002 = 106 (百万) G (Giga) = 109 (十亿) T (Tera) = 1012 （万亿) 内存容量 : KB = 1024 Bytes (2 10) MB = 10242 Bytes (2 20) GB = 10243 Bytes (2 30) TB = 10244 Bytes (2 40) PB = 10245 Bytes (2 50),第二章 16位和32位微处理器,小常识,6,2018/11/15,第二章 16位和32位微处理器,什么是分时复用？,分时复用就是一个引脚在不同的时刻 具有两个甚至多
4、个作用, 最常见的总线复 用是数据和地址引脚复用 , 总线复用的目 的是为了减少对外引脚个数, 8086CPU的 数据地址线采用了总线复用方法.,7,2018/11/15,2.1.1 8086的编程结构,第二章 16位和32位微处理器,从功能上分： 1. 总线接口部件BIU （Bus Interface Unit） 2. 执行部件EU ( Execution Unit),（从程序员与使用者角度看到的结构）,8,2018/11/15,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,
5、BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,16位,8位,ALU数据总线,队列总线,1 2 3 4 5 6,8086 的 编 程 结 构,9,2018/11/15,高字节,低字节,高地址,低地址,1100 1111B,物理地址,内容,00000H,00001H,00002H,00006H,FFFFFH,内存单元的地址和内容,10,2018/11/15,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI
6、,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,16位,8位,ALU数据总线,队列总线,1 2 3 4 5 6,8086 的 编 程 结 构,1、总线接口部件 BIU （Bus Interface Unit） 1) 功能：负责与 M、I/O 端口传送数据。具体讲： 总线接口部件要从内存 取指令送到指令队列； CPU执行指令时，要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件EU； 或把执行部件的操作结果传给指定的M或I/O端口。,11,2018/11/15,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制
7、电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列缓冲器,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,16位,8位,ALU数据总线,队列总线,1 2 3 4 5 6,8086 的 编 程 结 构,2）组成 4 个段地址寄存器 （CS、DS、ES、SS）， 16位指令指针寄存器IP ， 20位的地址加法器 (16d段地址+偏移地址物理地址), 6字节（8086）的指令队列, 总线控制电路: 处理器与外界总线联系的转接电路。 包括三组总线： 20 位地址总线， 16 位双
8、向数据总线，一组控制总线。,12,2018/11/15,段地址寄存器：4个16位段寄存器CS、DS、SS、ES。 用来存放逻辑段的起始地址，不可互换的使用。 CSCode Segment Register 代码段寄存器 用来识别当前代码段（程序一般放在代码段）。 DSData Segment Register 数据段寄存器 用来识别当前数据段寄存器。 SSStack Segment Register 堆栈段寄存器 用来识别当前堆栈段。 ESExtra Segment Register 附加段寄存器 用来识别当前附加数据段。,第二章 16位和32位微处理器,段地址寄存器,13,2018/11/1
9、5,堆栈: 一组特别划分出来的存储器存储区， 用来暂存一批需要回避的数据或地址。 存取原则：“后进先出”,第二章 16位和32位微处理器,堆栈是内存开辟的一个特殊数据区，一端固定一端浮动，严格按照后进先出的工作原则。,一个堆栈段的最大深度为64KB,堆栈,14,2018/11/15,第二章 16位和32位微处理器,IPInstruction Pointer 指令指针寄存器 用来存储代码段中的偏移地址; 程序运行过程中IP始终指向下一次要取出的指令偏移地址。 IP要与CS寄存器相配合才能形成真正的物理地址。,SP和BP在使用上有区别： 执行堆栈指令PUSH和POP时，指令地址是由SP给出当前栈顶
10、的偏移地址，故将SP称为堆栈指针寄存器。 BP则是用来存放位于堆栈段中的一个数据区基址的偏移地址的，故将BP称做基址指针寄存器。,15,2018/11/15,1 2 3 4,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,8位,8位,8086的内部结构,ALU数据总线,队列总线,3 )二点说明 指令队列 8086 的指令队列为6个字节 在执行指令的同时从内存中取下一
11、条或几条指令，取来的指令放在指令队列中，使 BIU 具有预取指令的功能，是一种先进先出（FIFO）的数据结构。 指令执行顺序 顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的那一条指令。 执行转移指令：BIU 清除指令队列中的内容，从新的地址取入指令，立即送往执行单元，然后再从新单元开始重新填满队列。,1 2 3 4 5 6,16,2018/11/15,1 2 3 4,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （
12、EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,8位,8位,ALU数据总线,队列总线, 地址加法器 用来产生20位的存储单元的地址 8086可用20位地址线寻址1MB的内存空间，但8086内部寄存器都是16位的，所以需要用地址加法器来根据16位的寄存器提供的信息计算出20位的物理地址。 物理地址 = 段地址 10H + 偏移地址 = 段地址 16d + 偏移地址。,1 2 3 4 5 6,17,2018/11/15,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,D
13、I,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,8位,8位,ALU数据总线,队列总线,由此可见，8086取指部分与执行部分是分开的。 在一条指令的执行过程中可以取出下一条（或多条）指令，指令 在指令队列中排队； 在一条指令执行完成后,就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。 重迭操作技术：一方面提高了整个执行速率， 另一方面降低了与之相配的存储器的存取速度的要求。,1 2 3 4 5 6,18,2018/11/15,对于8080与8085及较早的8位微处理器: 程序执行由取指令和执行指令的
14、循环来完成的， 每条指令执行完后CPU必须等待到下条指令取出来后才能执行。,取指,执行,取指,执行,.,.,取指,执行,时间坐标,第二章 16位和32位微处理器,19,2018/11/15,1 2 3 4,内部暂存器,IP,ES,SS,DS,CS,输入/输出控制电路,外部总线,执行部分控制电路,ALU,标志寄存器,AH AL,BH BL,CH CL,DH DL,SP,BP,SI,DI,通用 寄存器,地址加法器,指令队列,执行部件 （EU),总线接口部件 （BIU),16位,20位,8位,8位,ALU数据总线,队列总线,2、EU （Execution Unit） 1）、 功能：负责指令执行。 2）、 组成： 4个通用寄存器：AX、BX、CX、DX ， 4个专用寄存器：BP、SP、SI、DI ， 标志寄存器（FR）： 9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态， 算术逻辑单元： 16 位
