80X86微处理器汇总

• 取指令与执行指令同时进行 80X86 CPU 工作方式（流水线管理）
芯片制造工艺
微机系统原理与接口技术
工艺的改进带来更高的芯片集成度。
✓ 集成度从早期的每片数千个晶体管数量级 到近期的每片数百万个晶体管数量级。
✓ 线条宽度从微米级到纳米级。
✓ 主频从数兆赫兹到数千兆赫兹。
第 1971年
一 代
微机系统原理与接口技术
第二章：80x86微处理器
掌握：8086微处理器内部结构 掌握：8086寄存器功能
（寄存器的默认用法、标志寄存器） 掌握：8086的存储器组织结构
（物理地址的确定） 掌握：8086引脚信号和工作模式
（最大、最小模式的差别）
微机系统原理与接口技术
第二章： 80x86微处理器
➢ 微处理器的性能指标及发展 ➢ 8086CPU内部功能结构 ➢ 8086CPU 寄存器结构 ➢ 8086CPU存储器组织 ➢ 8086CPU引脚信号及工作模式
微机系统原理与接口技术
主频：也叫做时钟频率，用来表示微处理 器的运行速度，主频越高表明微处理器 运行越快，主频的单位是MHz。
时钟周期：计算机中时间的最小单位。
微机系统原理与接口技术
访问内存储器空间
CPU 能访问的内存储空间容量，与地址 总线宽度有关。
• Z80CPU AB = 16 访存空间 = 216 = 64K • 8086CPU AB = 20 访存空间 = 220 = 1M • 80286CPU AB = 24 访存空间 = 224 = 16M • 80386CPU AB = 32 访存空间 = 232 = 4G
多处理器系统
微机系统原理与接口技术
微处理器 ＋ 协处理器。
• 微处理器完成系统的主要功能 • 协处理器完成系统的特殊功能
✓ 微处理器芯片 8086 ✓ 浮点协处理协处理器芯片 8087
指令作业方式
微机系统原理与接口技术
取指令与执行指令的时间分配。
• 取指令与执行指令分时进行 传统 8 位 CPU 工作方式
CS
IP
16
DS
暂存器 位
SS
数
ES
据
总
SI
内部总线16位
线
总 线
总
控线 制
内
部 结 构 图
暂存器
ALU
标志寄存器
E
U
指令队列
控 制
8位队 列总线
1
2
345
8086
6
器
逻 辑
图2-1
微机系统原理与接口技术
8086 CPU 内部结构
8086CPU从功能上可分为下面两个部分 执行部件 —— EU（Exceution Unit） 总线接口部件 —— BIU（Bus Interface
接口部件 —— BIU
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1. 4个段寄存器— CS、DS、ES、SS (16 位) 2. 指令指针寄存器 — IP （16 位） 3. 指令队列缓冲器 — 6字节 4. 地址加法器 ——20位 5. 内部暂存器 ——16位 6. 总线逻辑控制器
1972年
第 1974年
二
代
1976年
第 1978年
三 代
1982年
第 1985年 10月
四 代
1989年4月
第 1993.3.22
五 代
1995.11.8
第 1997年
六 代
1999.2.26
1999.2.24
第 2000.11.24
七 代
微处理器发展
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Intel 4004 4位 Intel 8008 8位
8088 —— 8bit 8086 —— 16bit 80386 —— 32bit Pentium —— 32bit 64bit
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运算速度
计算机完成操作的时间指标。
• 用指令执行时间测量（单位μs ） • 用每秒执行指令数测量（单位MIPS） • 提高速度的方法
✓ 提高 CPU 主频 ✓ 增加数据线条数 ✓ 取指令和执行指令时间重叠 ✓ 双 CPU
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CPU性能每18个月增加一倍
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二、8086CPU内部功能结构
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8086
8086CPU
通用寄存器
AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL
SP BP DI
执总 行线 部接 件口 EU 部
件 BIU
20位地 地址加法器 址总线
Unit）
此为编程结构： 指从程序员和使用者的角度来看的结构。这种结构与 CPU内部的物理结构和实际布局是有区别的。
BIU、EU的功能
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总线接口部件 BIU —— 负责与CPU外部传送指 令代码或数据（取指、存取数据）
执行部件 EU —— 负责指令的执行（指令译码、 执行指令）
Intel 8080 MC6800 Z80 Intel 8086 Intel 80286
8位 8位 8位 16位 16位
80386 80486
32位 32位
Pentium
32位
Pentium pro 32位
Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ AMD-K6-Ⅲ Pentium 4
32位 32位 32位 32位
2300 3500
6000 6800 10000 29000 13.4万
27.5万 120万
310万 550万
700万 2800万 2130万 4200万
108KHz 每秒6万次 基本指令周期为20～50μs 2MHz
2.5MHz
5MHz／基本指令周期0.5 μs
基本指令周期0.2 μs 16-33MHz／3-4 MIPS 33-120MHz /41-54 MIPS 75-133M Hz 0.6 μm 200MHz/400 MIPS 266MHz/400 MIPS 450MHz 450MHz 0.25 μm 1.4GHz 0.18 μm
微机系统原理与接口技术
微机系统原理与接口技术
微处理器芯片晶体管数目每两年增加一倍
万晶体管
4500
4200
4000
3500
3000
2800
2500
2000
1500
1000 500
0.49 2.9
310 13.4 27.5 120
550 700
0
年
1973 1978 1982 1985 1989 1993 1995 1997 1999 2000
微机系统原理与接口技术
一、微处理器的性能指标及发展
微机系统原理与接口技术
微处理器的性能指标
字长 运算速度 访问内存储器空间 多处理器系统 指令作业方式 芯片制造工艺
微机系统原理与接口技术
字长
CPU 并行处理数据的位数，与数据 总线的宽度有关。
• 决定了 CPU 表示数据的精度 • 提高了CPU 的相对运行速度 • 典型 CPU 字长