第2章1A-32结构傲处理器 推荐文章 2003微型计算机No8: CPU技术内幕之基本计算概念 2003微型计算机No9 CPU逻辑结构简述
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 •2003微型计算机No8： •CPU技术内幕之基本计算概念篇 •2003微型计算机No9： •CPU逻辑结构简述 推荐文章
第2章1A-32结构傲处理器 2.2IA-32微处理器的功能结构 突计算机体系结构的含义 计算机体系结构= computer architecture (计算机系统结构) 计算机体系结构是程序员所看到的系统的一些属性: 概念性的结构和功能上的表现,这些属性既不同于数 据流和控制的组织,也不同于逻辑设计和物理实现。 Amdahl. 1964 计算机体系结构是连接硬件和软件的一门学科,它研 究的内容不但涉及计算机硬件,也涉及计算机软件
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 计算机体系结构= computer architecture (计算机系统结构) 计算机体系结构是程序员所看到的系统的一些属性： 概念性的结构和功能上的表现，这些属性既不同于数 据流和控制的组织，也不同于逻辑设计和物理实现。 Amdahl,1964 计算机体系结构是连接硬件和软件的一门学科，它研 究的内容不但涉及计算机硬件，也涉及计算机软件。 2.2 IA-32微处理器的功能结构 计算机体系结构的含义
第2章1A-32结构傲处理器 计算机体系结构(应用)、组成(设计) 及物理实现(制造) 彎“系统结构”是指概念性结构和功能特性(功能模块), 电就相当于动物的器官组成及其功能特性,如鸡有胃,胃 可以消化食物。至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由 什么组成就不是“系统结构”研究的问题了,而是“系 统组成”研究的问题。所谓“系统组成”就是在逻辑上 如何实现这种功能(功能模块的组成器件),比如“上 帝”给鸡设计了一个一定大小的胃,这个胃的功能是消 化食物,那消化系统的逻辑实现,就是要通过鸡喙吃进 食物和砂石,再通过胃的蠕动、依靠砂石的研磨来消化食 物。而计算机物理实现,主要着眼于器件技术和微组装 技术(器件的物理实现)。拿上面的例子来说,这个胃 由哪些组织组成几条肌肉和神经来促使它运动就是"鸡实 现
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 “系统结构” 是指概念性结构和功能特性（功能模块）， 就相当于动物的器官组成及其功能特性，如鸡有胃，胃 可以消化食物。至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由 什么组成就不是“系统结构”研究的问题了，而是“系 统组成”研究的问题。所谓“系统组成”就是在逻辑上 如何实现这种功能（功能模块的组成器件），比如“上 帝”给鸡设计了一个一定大小的胃，这个胃的功能是消 化食物，那消化系统的逻辑实现，就是要通过鸡喙吃进 食物和砂石,再通过胃的蠕动、依靠砂石的研磨来消化食 物。而计算机物理实现，主要着眼于器件技术和微组装 技术（器件的物理实现）。拿上面的例子来说，这个胃 由哪些组织组成几条肌肉和神经来促使它运动就是"鸡实 现" 。 计算机体系结构（应用）、组成（设计） 及物理实现（制造）
第2章1A-32结构傲处理器 22.1nte8086微处理器的功能结构 叁1.总线接口单元B|U 由段寄存器(CS、DS、SS、ES)、指令指针寄 存器(IP)、地址加法器、内部寄存器、指令队 列缓冲器及Ⅳ/O控制逻辑等部分组成。 自2.执行单元部件EU 由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算 单元(ALU)、标志寄存器(FR)和内部控制逻 辑组成
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 2.2.1 Intel8086微处理器的功能结构 1. 总线接口单元BIU 由段寄存器（CS、DS、SS、ES）、指令指针寄 存器(IP）、地址加法器、内部寄存器、指令队 列缓冲器及I/O控制逻辑等部分组成。 2. 执行单元部件EU 由通用寄存器组、专用寄存器组、算术逻辑运算 单元（ALU）、标志寄存器（FR）和内部控制逻 辑组成
结构微处理器 地址加法器 AH AL AX BH BX 通用寄存器 CH CL CX 16位 DH DX 段寄存 DS BP ES DI 指令指针 P 内部暂存器 数据总线 总线了外部总线 控制 逻辑80888位 808616位 执行 ALU 指令对列 控制 234 电路 8086为6字节 标志寄存器 执行单元(E 总线接单元BIU
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 执行单元 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI 通 用 寄 存 器 CS DS SS ES I P 内部暂存器 总线 控制 逻辑 1 2 3 4 AX BX CX DX 数据总线 运运 算 寄 存器 A L U 标志寄存器 外部总线 8088 8位 8086 16位 指令对列 8086为 6 字节 16 位 执行 控制 电路 总线接口单元 地址加法器 20 位 16 位 段 寄 存 器 指令指针 （EU） （BIU）
第2章1A-32结构傲处理器 指令的重叠操作 因每条指令的执行有取指、译码和执行 曾早期计算机指令执行过程: 取指指令执行取指指令执行 指令花费时间=取指+指令执行 8088CPU指令执行过程 BIU任务 取指取指取指取指 EU任务 指令执行指令执行指令执行指令执行 指令花费时间=指令执行
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 。。。 取指 指令执行 取指 指令执行 。。。 。。。 取指 指令执行 。。。 取指 指令执行 取指 取指 。。。 。。。 指令执行 指令执行 BIU任务 EU任务 每条指令的执行有取指、译码和执行。 早期计算机指令执行过程： 指令花费时间＝取指＋指令执行 8088CPU指令执行过程： 指令的重叠操作 指令花费时间＝指令执行
第2章1A-32结构傲处理器 22280386的功能结构 80386CP内部结构框图 有效地址32段部件 分页部件 1段寄存器 转换监视 32段描述符 总线部件 高速缓冲 保护测 存情器线性页转换器 试部件 段转换器 物理 通用 地址 地址总线 32 寄存器 执 桶形行 总线 移位器部 接口 存储器操 ALU 件 作数请求 数据总线 乘法/ 除法器 控制指令译码部件代码预取部件 指令译码 预取 译码指令译码了的 指令队列 预取队列代码预取
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 2.2.2 80386的功能结构
第2章1A-32结构傲处理器 国80386的主要特点 存储器组织 拥有32位数据线和地址线,可以寻址4GB的物 理地址: 圉°内部执行环境(寄存器组) 首次将32位的寄存器组引入80X86体系的微处 理器中,32位的低半部分向下兼容;段寄存 器仍为16位,段空间为4GB 操作模式 实地址;保护模式;虚拟8086模式;
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 •存储器组织 拥有32位数据线和地址线，可以寻址4GB的物 理地址； •内部执行环境（寄存器组） 首次将32位的寄存器组引入80x86体系的微处 理器中， 32位的低半部分向下兼容；段寄存 器仍为16位，段空间为4GB； •操作模式 实地址；保护模式；虚拟8086模式； 80386的主要特点
第2章1A-32结构傲处理器 23A-32结构微处理器 的执行环境
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 2.3 IA-32结构微处理器 的执行环境
第2章1A-32结构傲处理器 232基本执行环境 因(1)存储器地址空间(8086) 2=MB,地址由0000FFF(H编码 若存放的信息是字节,则按顺序存放 若存放的信息是字,则将字的低位字节 存放在低地址,高位字节存放在高地址 若存放的信息是双字,则将双字的低位 宮字存放在低地址,高位字存放在高地址
燕 山 大 学 电 气 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 第2章 IA-32结构微处理器 2 20=1MB， 地址由00000-FFFFF(H)编码 若存放的信息是字节，则按顺序存放 若存放的信息是字，则将字的低位字节 存放在低地址，高位字节存放在高地址 若存放的信息是双字，则将双字的低位 字存放在低地址，高位字存放在高地址 2.3.2 基本执行环境 （1）存储器地址空间（8086）