第2章微处理器与指令系统资料

2.它的简单算术逻辑单元(ALU) 采用2倍的处理器 核心频率运行。
3.动态执行技术中的指令池能容下126条指令。 4.内含一个4KB的分支目标缓冲。 5.增加了由144条新指令组成的SSE2。
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2.2 8086/8088微处理器
8086是全16位微处理器，8088是准16位微处理器。二 者除了外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外， 内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
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2.1.1 8086/8088 微处理器
8086是1978年推出的全16位微处理器, 8088是1978 年推出的准16位微处理器。二者除外数据总线位数 （8086为16位，8088为8位）及与此相关的部分逻辑稍 有差别外,内部结构和基本性能相同,指令系统完全兼容。
在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念： • 指令流水线
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第二章 微处理器和指令系统
2.1 Intel系列微处理器概述 2.2 8086/8088微处理器 2.3 Pentium微处理器 2.4 Pentium微处理器指令系统
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2.1 Intel系列微处理器概述
2.1.1 8086/8088 微处理器 2.1.2 80486 微处理器 2.1.3 Pentium 微处理器(80586) 2.1.4 Pentium Pro 微处理器 2.1.5 Pentium Ⅱ 微处理器 2.1.6 Pentium Ⅲ 微处理器 2.1.7 Pentium 4 微处理器
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2.指令流水线
16位
20位 AB
地址加法器 ∑
DB
指令指针
CS DS SS ES IP
内部暂存器
8088:8位 8086:16位
运算暂存器
ALU
标志寄存器
EU 控制电路
执行单元(EU)
指令队列
123456 8位
8088
总线 8086/8088 控制电路
外部总线
8086
总线接口单元(BIU)
2.2 8086/8088微处理器
➢ 内部结构 ➢ 指令流水线 ➢ 存储器分段
2.2 8086/8088微处理器
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1.内部结构
通用寄存器
AX AH AL 累加器 BX BH BL 基址寄存器 CX CH CL 计数寄存器 DX DH DL 数据寄存器
指针寄存器
S寄存器
DI
目的变址
SI
源变址
ALU DB
4.采用一种突发总线（Burst Bus）的技术。使取得一个 地址后，与该地址相关的一组数据可以连续输入/输出,有效 地解决了微处理器同内存储器之间的数据交换问题。
5.面向多处理器结构，增加了支持多机操作的指令。
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2.1.3 Pentium微处理器（80586）
Pentium是一种高性能的 32位微处理器。其对80486 作了下列重大改进：
• 存储器分段
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。 正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速 度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
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2.1.2 80486微处理器
80486是继80386之后推出的第二代32位高性能微处理器, 它以提高性能和面向多处理器系统为主要目标。80486继承 了80386的各种优点，表现在以下几方面：
7.进行了更多的可测性设计。
8.提供了独特的性能监察功能，以利于软、 硬件产品的优化和升级。
9.提供了灵活的存储器页面管理。
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2.1.4 Pentium Pro微处理器
简称P6，中文名为“高能 奔腾”。在体系结构中采用 了许多新的思想和新的技术：
精简指令集技术。 二级缓冲结构。 乱序执行和预测执行技术。 三级超标量和14级超流水线结构。 寄存器重命名技术
1.采用超标量体系结构。 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。
2.1.3 Pentium微处理器（80586）
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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。
到将123536M KBH的z)L。2 Cache集成到了芯片内。 增加了 70条流式单指令多数据扩展SSE指令。 首次设置了处理器序列号PSN。
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2.1.7 Pentium 4微处理器
它是第一个非P6核心结构的全新 32位微处理器，与P6级微处理器相比， 主要结构特点如下：
1.采用了超级管道技术，使用长 达20级的分支预测/恢复管道，而P6 只有10级。
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2.1.5 Pentium Ⅱ微处理器
P6级微处理器的第二代产品，从系 统结构角度看，主要采用了以下几种 先进技术：
■ 多媒体增强技术（MMX技术） • 采用单指令流多数据流SIMD技术 • 新增加了57条功能强大的MMX指令
采用了由三种创新处理技巧结合的动态执行技术， 即：多分支预测、数据流分析和推测执行。
1.内部寄存器的容量都扩充到了32位或以上，具有全32 位数据处理能力，并可进行64位的数据运算。
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.新增了一种保护模式下的工作方式,即虚拟8086方式。 4.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
双重独立总线技术（DIB, Dual Independent Bus）
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2.1.6 Pentium Ⅲ微处理器
Pentium Ⅲ是第三代P6级微处 理器产品。与PentiumⅡ相比,有 如下改进：
前端总线的时钟频率为 100MHz (采用0.18μm新工艺 的Pentium Ⅲ，其前端总线达
高。
2.1.2 80486微处理器
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除以上80386、80486共有的特点之外，80486也采用 了许多新技术：
1.片内集成了一个浮点运算单元FPU 。
2.内含一个8KB的数据与指令合用的Cache。
3.采用RISC技术。使芯片内的不规则控制部分减少，同时 常用基本指令采用硬件逻辑控制执行，使基本指令可以用一 个时钟周期完成。