新编第十四章高性能微处理器的先进技术及典型结构精选文档PPT课件

汇编语言的优点
汇编语言具有高效、可移植性、 可维护性等优点，适用于编写操 作系统、编译器等关键软件。
汇编语言的缺点
汇编语言编写复杂，容易出错， 且可移植性较差，需要针对不同 的计算机体系结构进行修改。
高级语言
01
高级语言的定义
高级语言是一种抽象程度更高的 编程语言，它使用更接近自然语 言的语法和语义。
实验提供参考。
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感谢您的观看
串行接口的数据传输速率比并行 接口慢，但只需要一根数据线， 因此成本较低。
03
串行接口的常见标准包括RS-232 、RS-422和USB。
04
中断控制器
中断控制器是微机中的一 种重要组件，它负责管理 计算机系统中断的处理。
中断控制器可以管理硬件 设备的中断请求，例如键 盘、鼠标和计时器等。
ABCD
并行接口通常用于连接打印机、磁盘驱动器等高速设备， 因为这些设备需要快速传输大量数据。
并行接口的常见标准包括ECP、EPP和USB。
串行接口
01
串行接口是一种数据传输方式， 它通过单个数据线逐位传输数据 。
02
串行接口通常用于连接鼠标、调 制解调器等低速设备，因为这些 设备不需要快速传输大量数据。
语音识别和图像处理
利用微机原理与接口技术，可以实现语音识 别和图像处理等功能，提高办公自动化水平 。
在家用电器中的应用
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智能家居控制
微机原理与接口技术可以用于智能家居控制，实 现家用电器的远程控制和自动化控制。
电视和音响设备控制
通过微机原理与接口技术，可以实现电视和音响 设备的智能控制，提供更加便捷和智能的娱乐体 验。

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在存储管理中，Pentium的页面大小除 可采用80386、80486的4KB页面外，还可 选用高达4MB的页面。页面尺寸由控制寄 存器CR4中的PSE位来选择。当选用4MB页 面时，只需用页组目录项表来寻址4MB页 面，无需页表，从而极大地减少了内存 用量，并加快访问内存的速度。
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§2.5 Itanium微处理器
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指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（Branch Target Buffer），这是一个小的cache，它基于 转移指令，尤其是循环转移的固有特点，可以认 为在大多数情况下，当一条转移指令被再次执行 时，其成功与否及转移目标与上次相同。据此可 构造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效果较 好的硬件机制，统计表明BTB的容量较大时（如超 过256项）预测准确率可达90%。通过这种动态分 支预测技术，不管是否产生转移，所需指令都在 执行前予取好。
❖ 地址总线６４位，数据总线６４位，内部集成度为 2.2亿个晶体管，约是Pentium的10倍。
❖ 特点：
可有三级Cache； 多个执行部件和多个通道； 数量众多寄存器； 采用完全并行指令计算技术； 采用新机制的分支预测技术。
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Pentium微处理器是1993年投入使用的， 与80X86系列保持完全兼容。采用0.8微米的 Bi-CMOS技术，使芯片集成度达到310万个晶 体管。全部引脚被封装在一个大型的237针 PGA中。时钟频率有60MHz、66MHz、75MHz、 90MHz、100MHz、120MHz、133MHz、150MHz 及166MHz等多种，其中Pentium-66的运算速 度为112MIPS。业内人士认为Pentium是一个 划时代的微处理器，它的性能已超过了原有 的工作站及超级小型机。

一条指令从开始叏指令到最后执行完毕所需的时间称为一个指令周期第23页共97页238086微处理器外部基本引脚不工作模式8088和总线控制器8288共同形成系统总线信号第24页共97页两种组态利用mnmx引脚区别mnmx接高电平为最小组态模式mnmx接低电平为最大组态模式两种组态下的内部操作并没有区别ibmpcxt采用最大组态本书以最小组态展开基本原理第25页共97页10111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221gndnmiintrclkgndvccad15ad16ad17ad18ad19ss0highmnmxrdholdrqgt0hldarq1gt1wrlocks2dts1dens0aleintatestreadyreset8088第26页共97页其它引脚第27页共97页数据和地址引脚ad这些引脚在访问存储器或外设时提供全部20位地址中的中间8位地址a15地址状态分时复用引脚输出三态这些引脚在访问存储器的第一个时钟周期输出高4位地址a19读写控制引脚aleaddresslatchenable正在传送地址信息由于地址信息在这些复用引脚上出现的时间很短暂所以系统可以利用ale引脚将地址锁存起来第31页共97页读写控制引脚续1iominput该引脚输出高电平时表示cpu将访问io端口这时地址总线a15提供16位io口地址该引脚输出低电平时表示cpu将访问存储器这时地址总线a19提供20位存储器地址第32页共97页读写控制引脚续2wrwrite有效时表示cpu正在写出数据给存储器或io端口rdread有效时表示cpu正在从存储器或io端口读入数据第33页共97页iomwr和rd是最基本的控制信号组合后控制4种基本的总线周期总线周期iomwrrd存储器读读写控制引脚续4ready在总线操作周期中8088cpu会在第3个时钟周期的前沿测试该引脚cpu在等待周期中仍然要监测ready信号有效则迚入第4个时钟周期否则继续揑入等待周期tw

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第10章 高性能微型计算机系统的先进技术
• 10.1 高性能微处理器采用的先进技术 • 10.2 高性能多核微处理器举例
– Intel Core系列微处理器 – 第六代 Core微处理器的架构 – 第六代 Core微处理器的技术特点
• 10.3 现代PC主板典型结构
– 芯片组及桥式芯片 – Core PC主板结构 – skylake平台I/O组织结构及芯片组
随着处理器体系结构的复杂程度越来越高，使用的晶体 管数量不断增长，过深的流水线造成处理器内部各模块 之间频繁的交换数据，从而导致处理器整体性能下降
另一方面，不断提升的工作频率使处理器芯片的功耗越 来越大，散热问题成为一个无法逾越的障碍，甚至影响 到了处理器的可靠性。
单纯的提高单个处理器的硬件复杂度和工作频率已经无 法明显提升系统整体性能，必须采用新的处理器设计思 路，于是单芯片多处理器结构（Single-Chip Multi Processor，CMP）被提出，成为解决这一问题的有效方法
32位微机原理与接口技术
Theory and Interface Technology of 32-bit Microcomputer
主编 副主编
何苏勤 郭青 马静 冯晓东 韩阳 金翠云
西安电子科技大学出版社 2017年9月
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第10章 高性能微型计算机系统的 先进技术
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第10章 高性能微型计算机系统的先进技术
对于单线程的程序，单独运行在多核处理器上与单独运 行在同样参数的单核处理器上没有明显的差别。但当在 多核处理器上同时运行多个单线程程序的时候，多任务 操作系统会把多个程序的指令分别发送给多个核心，从 而使得同时完成多个程序的速度大大加快。
多核处理器要想发挥出威力，关键在于并行化软件支持。 软件开发者必须找出新的软件设计方法，设计出能够利 用多处理器系统并行处理能力，并且满足用户面向对象 需求的应用软件。

结论
系列结构微处理器的发展趋势
展望系列结构微处理器的未来发展方向和趋势， 探讨可能的创新和突破。
总结《系列结构微处理器》的重点内容和要点，强调其在现代计算机系统中的关键作用。
《系列结构微处理器》 PPT课件
微处理器是当今计算机领域的重要组件之一，本课件将介绍《系列结构微处 理器》的基本概念和实现原理。
简介
微处理器的基本组成
探索微处理器的核心组成部分，了解其功能和作用。
系列结构微处理器的概述
介绍系列结构微处理器的基本概念和特点，探讨其在计算机系统中的应用。
Байду номын сангаас
物理结构
内存管理单元
介绍内存层次结构 的设计和优化技术， 提高系统的访问效 率。
预测分支
研究分支预测技术， 掌握如何准确预测 程序中的分支指令。
动态调度
探索动态调度技术 的原理和实现，提 升指令级并发处理 的效率。
超标量执行
研究超标量执行技 术，实现多条指令 同时执行提高系统 的性能。
应用与发展
典型应用领域
探索系列结构微处理器在各个领域中的典型应用 和成功案例。
1
流水线技术的介绍
深入研究流水线技术的基本原理和实
流水线的优缺点
2
现方法。
分析流水线技术的优点和缺点，讨论
其在实际应用中的限制和挑战。
3
流水线的实现方式
比较不同流水线实现方式的差异和适 用性，探讨如何选择最佳实现方案。
中央处理器
CPU的结构与功能
介绍中央处理器的基本结构和功能，了解它在计 算机系统中的核心作用。
详细讨论内存管理单元的功能和作用，以及其在 计算机系统中的定位。
存储器子系统

•29 •HLDA* •28 •WR*
有效，三态)
•27 •M/IO* 测试信号(输入、低电
•26 •DT/R* •25 •DEN*
平有效)
•24 •23 •22
•ALE* •INTA* •TEST
READY 准备就绪(输入 、高电平有效)
•21 •READY
•RESET
状态信号指示当前使用段
一、8086通用引脚信号
•1
•40 •VCC
•2
•39 •AD15 INTR可屏蔽中断请求
•3 •4
•38 •A16/S3 •37 •A17/S4
信号(输入、高有效)
•5 •6
•36 •35
•A18/S5 •A19/S6
NMI非屏蔽中断请求(
•7 •8
•34 •BHE/S7 •33 •MN/M
输入，上升沿触发)
•GND •AD14 •AD13 •AD12 •AD11 •AD10 •AD9 •AD8 •AD7 •AD6 •AD5 •AD4 •AD3 •AD2 •AD1 •AD0 •NMI •INTR •CLK •GND
二、8086最小模式引脚信号
M/ 存储器/IO控制信号
•1 •2 •3
•40 •39 •38
微处理器与系统结构PPT详 细讲解
第二章学习要点
重点掌握内容： 1．微处理器的基本结构。 2．Intel 8086微处理器的基本结构，包括： 功能结构、寄存器结构和总线结构。 3．Intel 8086微处理器系统的组成： 控制核心单元＋存储器组织＋I/O端口组织 4．Intel 8086微处理器在最小模式下的典型总线 操作和时序。 5．几个重要概念：时钟周期，总线周期，指令周期。

多核处理器
将多个处理器核集成到一个芯片上，实现并 行处理和协同工作。
04
微处理器应用与发展趋势
微处理器在计算机领域的应用
计算机硬件控制
微处理器作为计算机的中央处理器，负责执行指令和控制计算机 硬件设备，如内存、输入输出设备等。
实时处理任务
微处理器能够快速处理实时任务，如工业控制、航空航天、医疗设 备等领域，确保系统稳定运行。
总线接口
负责微处理器与其他部件之间 的数据传输。
微处理器的指令系统
机器指令
微处理器执行的底层操作码，用于控制硬件操作。
汇编指令
将机器指令进行符号化表示，便于理解和编写程 序。
高级语言指令
将汇编指令进行抽象化表示，方便程序员编写程 序。
微处理器的执行流程
译码
对指令进行解码，确定需要执 行的操作和操作数。
输入输出接口应用
输入输出接口的应用非常广泛，如键盘、鼠标、显示器、 打印机等外部设备的控制，以及与外部存储器、通信设备 等的连接。
03
微处理器的工作原理
微处理器的内部结构
运算器
执行算术和逻辑运算的部件， 是微处理器最基本的部分之一
。
控制器
控制微处理器的工作流程，负 责指令的读取和执行。
寄存器
存储数据和指令，是微处理器 内部的重要组件。
微处理器的发展历程
随着集成电路技术的不断发展， 微处理器的性能不断提高，功能 也日益丰富。从4004到现代的智 能处理器，微处理器经历了多个 发展阶段，包括8位、16位、32 位和64位等不同位数的处理器。
微处理器的未来发展
随着人工智能、物联网等技术的 不断发展，微处理器的应用领域 将越来越广泛，未来微处理器将 朝着更低功耗、更高性能、更智 能化方向发展。

END
பைடு நூலகம்微控制器及微处理器结构
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃