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第八章 Intel系列高档微处理器的技术发展
nte系列高档微处理器的技术发展 30多年来,Inte公司在计算机发展的各个重要阶段不断 推出了微处理器的最新技术和产品。尽管Inte系列微处 理器的种类很多,但它们都有很紧密的相似性和继承性, 读者一旦掌握了基本的8086/8088微处理器后,就很容 易地通过进一步学习甚至自学掌握高档微处理器技术。 本章将简要介绍最具代表性的Inte主流CPU系列的最新 技术发展方向,重点介绍80286首次引入的虚拟存储管 理80386的存储器分段与分页管理,80486对80386的增 强点 Pentium的体系结构特点以及 Pentium工、 PentiumⅢ与 Pentium4以及 Itanium(安腾)的技术特征。 cnte、列挡黴处 理的技术发辰 返回目录
返回目录 Intel系列高档微处理器的技术发展 30多年来，Intel公司在计算机发展的各个重要阶段不断 推出了微处理器的最新技术和产品。尽管Intel系列微处 理器的种类很多，但它们都有很紧密的相似性和继承性， 读者一旦掌握了基本的8086/8088微处理器后，就很容 易地通过进一步学习甚至自学掌握高档微处理器技术。 本章将简要介绍最具代表性的Intel主流CPU系列的最新 技术发展方向，重点介绍80286首次引入的虚拟存储管 理,80386的存储器分段与分页管理,80486对80386的增 强点,Pentium的体系结构特点以及PentiumⅡ、 PentiumⅢ与Pentium4以及Itanium(安腾)的技术特征
loken com 拓教育网 列高栏微心到的发 8180286微处理器 8.280386微处理器 8.380486微处理器 84 Pentium微处理器 8.5 Pentium微处理器系列及相关技术的发展
Intel系列高档微处理器的技术发展 8.1 80286微处理器 8.2 80386微处理器 8.3 80486 微处理器 8.4 Pentium 微处理器 8.5 Pentium 微处理器系列及相关技术的发展
8180286微处理器 80286是继8086之后与80186几乎同时推出的产品, 它们都是8086的改进型微处理器不过,80286是一种更 先进的超级16位微处理器它和80186—样也采用68引线 的4列直插式封装。它具有独立的16条数据线D5~D和 24条地址线A23~A。芯片上集成有35万个晶体管其引 线如图81所示。 地址部件(AU 地址缓存和驱动器 BHE. M/TO 预取器 上理器扩 PEAC 加法器 充接口 段基址 偏移加法器 总线接口 OSI. So, COD/INTA 签画陵大小 OCK、HLDA 数据收发器 6字节预总线部件 取队列 (BU) RESET 控制 3译码指 今7指令部件 L执 行部件(EU) 令队列译码器 IU) CAP 处 ERROR 图8.180286的内部框图 tAken &l o
返回目录 8.1 80286微处理器 80286是继8086之后与80186几乎同时推出的产品， 它们都是8086的改进型微处理器,不过，80286是一种更 先进的超级16位微处理器,它和80186一样,也采用68引线 的4列直插式封装。它具有独立的16条数据线D15～D0和 24条地址线A23～A0。芯片上集成有13.5万个晶体管,其引 线如图8.1所示
80286具有很大的地址空间社能以两种不同的方式 实地址方式和保护虚地址万式运行。 在实地址方式下其寻址能力为1MB相当于8086的最 大方式系统但执行速度更 1东据餐男击至简船缓我建7排个 任务提供多达1GB(23的柱我地址空间 cnte、列挡黴处 理的技术发辰 返回目录
返回目录 80286具有很大的地址空间,并能以两种不同的方式— —实地址方式和保护虚地址方式运行。 在实地址方式下,其寻址能力为1MB,相当于8086的最 大方式系统,但执行速度更快。 在保护虚地址方式下(简称保护方式),80286能寻址 16MB(224)物理地址空间,能支持多任务操作,并能为每个 任务提供多达1GB(230)的虚拟地址空间
80286的内部框图如图81所示 地址部件(AU) 地址缓存和驱动器 EM/10 物理 地址 预取器 处理器扩 加法器 充接口 段某址 总线接口 偏移加法器 0, COD/INTA 数器段大小 LoCK、HLDA 数据收发器 D15~D0 6字节预总线部件 取队列」(BU) 器组控制 指令部件 CLK 3译码指指令 Vss L执 行部件(EU) 令队列译码器(IU CAP 图8.180286的内部框图 en sdu 和8086相比80286的B分成了AU地址部件),U指令 部件和BU(总线部件)。硬件电路设在地址部件框内的存 储器管理机构(MMU- Memory Management Unit),f 用4个分离的特权层支持APX286中的每一个任务的服务 和应用程序。这4层特权是操作系统核、系统服程劇微处 应用服务程序和应用程序。 返回目录
返回目录 80286的内部框图如图8.1所示 和8086相比,80286的BIU分成了AU(地址部件),IU(指令 部件)和BU(总线部件)。硬件电路设在地址部件框内的存 储器管理机构（MMU—Memory Management Unit）,能 用4个分离的特权层支持iAPX286中的每一个任务的服务 和应用程序。这4层特权是:操作系统核、系统服务程序、 应用服务程序和应用程序
80286与80868088相比的特点 与80868088具有软件菲容性在汇编源代码一级兼容。 2)能运行实时多任务操作系统支持存储器管理和保护功能。 (3)80286c門U内部4个处理部件可并行操作提高了吞吐量加快了处理速度 80286内部功能部件连接示意图如图82所示。 地址部件 总部件 基地址寄存器‖已被选中地址驱动器 保护信息 的地址 数据冲器 保护逻辑 数据 指令预取器 系统总线 十寻址信息 预取队列 寄存器组 指令代码 ALU 已译码的 指令译码器 乘除机构 ?巴吗个队列 列挡处 执行部件 指令部件 tAker 技术发 图8.280286功能部件连接示意图 返回目录
返回目录 一、 80286与8086/8088相比的特点 (1) 与8086/8088具有软件兼容性,在汇编源代码一级兼容。 (2) 能运行实时多任务操作系统,支持存储器管理和保护功能。 (3) 80286CPU内部４个处理部件可并行操作,提高了吞吐量,加快了处理速度 80286内部功能部件连接示意图如图8.2所示
(4)实现虚拟存储管理 80286片内的MMU首次实现虚拟存储管理功能(也称 为虚拟内存管理)。 在80868088系统中,程序占有的存储器和cPU可以 访问的存储器是一致的,只有物理存储器的概念,其大小 为1MB。而从80286开始,CPU内的MMU在保护模式下 将支持对虚拟存储器的访问。在80286中,虚拟存储器 (虚拟空间)的大小可达230(=1GB)字节,而物理存 储器(实存空间)的大小只可达224(=16M)字节。 80286虚拟地址对物理地址的映射示意图如图83所示。 将1GB虚拟地址映 用户1 射到16MB实地址中 每个用户 有1GB 匚用户2 用片内MMU 实际 内存 的80286 虚拟地址 1 6MB 用户N 拓宽鼓窗为 方挡微处 图8.380286虚拟地址映射示意图ken3”水发原 返回目录
返回目录 （4） 实现虚拟存储管理 80286片内的MMU首次实现虚拟存储管理功能（也称 为虚拟内存管理）。 在8086/8088系统中，程序占有的存储器和CPU可以 访问的存储器是一致的，只有物理存储器的概念，其大小 为１ＭＢ。而从80286开始， CPU内的MMU在保护模式下 将支持对虚拟存储器的访问。在80286中，虚拟存储器 （虚拟空间）的大小可达２30（＝1GB）字节，而物理存 储器（实存空间）的大小只可达２24（＝１６Ｍ）字节。 80286虚拟地址对物理地址的映射示意图如图8.3所示
、80286在体系结构上与80868088轴主要影同点 专用寄存器功能 AX AH )寄存器结构 乘除,1O指令 CX CHCL循环/移位/重复/计数 令指示器 80286为了能与以前的[ MSW 机器状态字 状态和控制寄存器 86/88系列产品相兼容其寄存 串指示器 器结构和指令集必须是原系列 产品的母集。如图84所示 访问权 段基址 段限 23 CS (1)通用寄存器和段寄存器与 15 8086/8088完全相同,它们是 没存器 段描述符高速缓冲寄存器 由程序装入段选择符) (由CPU装入显式高速缓存 AX BXCX DX. SP BPSLDI 段选择器 段基址 段限 023 cs,Ds,Ss,ES。 LDTR GDTR IDTR (由操作系统和CPU 装人的寄存器) 由CPU装入显式高速级存 任务寄存器与措述符表寄存 图8.480286的寄存器组 en
返回目录 二、 80286在体系结构上与8086/8088的主要异同点 (一) 寄存器结构 80286为了能与以前的 86/88系列产品相兼容,其寄存 器结构和指令集必须是原系列 产品的母集。如图8.4所示。 (1) 通用寄存器和段寄存器与 8086/8088完全相同,它们是 AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI CS ，DS，SS，ES
(2)在状态与控制寄存器组中,80286不仅在80868088原有的 标志寄存器( FLAGS和指令指针寄存器(P)的基础上增 加了一个机器状态寄存器而且对 FLAGS寄存器中原作 保留的1213,14位也定义了新的内容。 (3)80286新增加了几个寄存器 个16位的机器状态寄存器MsW)。它用于表示80286 当前所处的工作方式与状态,目前只用到该寄存器的低 4位其他12位为内部保留。MSW各位的含义如下 dAken a 15 2 MSW:内部保留 TS EM MP PE 2)任务寄存器(TR) 3)描述符表寄存器( GDTR LDTR和DTR。它们总是存放 包含眢种段描述符的描述符表的地址信息用于保护模式 下的寻址。 处 理的技术发辰 返回目录
返回目录 (2) 在状态与控制寄存器组中,80286不仅在8086/8088原有的 标志寄存器(FLAGS)和指令指针寄存器(IP)的基础上增 加了一个机器状态寄存器,而且对FLAGS寄存器中原作 保留的12,13,14位也定义了新的内容。 (3) 80286新增加了几个寄存器 1) 一个16位的机器状态寄存器(MSW)。它用于表示80286 当前所处的工作方式与状态，目前只用到该寄存器的低 4位,其他12位为内部保留。MSW各位的含义如下: 2) 任务寄存器(TR) 3) 描述符表寄存器(GDTR,LDTR和IDTR)。它们总是存放 包含各种段描述符的描述符表的地址信息,用于保护模式 下的寻址