16位和32位的微处理器.ppt

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。
THANKS FOR WATCHING
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
1 2 3
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。

微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。
注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的计算机（主机），还需要有： 存储器、I/O接口及系统总线。
微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。
1985年
80386
32万
1990年
80486
120万
1993年
Pentium 320万
1996年
Pentium Pro 550万
1997年2月 Pentium II 750万，300MHz
1999年
Pentium III
2000年(4季度) Pentium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺)
四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续）
（Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）
1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，
而集成到芯片上的晶体管数目将2－3年【18－24个月】翻 一番。”
－－Gordon Moore，1965
总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它 能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输 线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计 算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。
五.微型计算机（续）
4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、 加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位， 32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数 (Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”---2pXq. (3)运算速度:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比

这些字母和数字分别表示的是CPU类型、主频、二级缓存和前端总线频率等信息。 当然，不同的生产厂家给出的标识形式会有所不同，其含义也有差别。 2. CPU基板
CPU基板是指CPU的电路板，基板主要是将CPU内核和外部数据传输所 需桥接电路、针脚和散热片等焊接在一起。 3. CPU接口
CPU接口也可以称为CPU的封装方式：针脚式（Socket）触点式（LGA） 针脚式接口又可以分为Socket 478、Socket AM2和Socket AM3三种。 触点式接口有LGA 775和LGA 1366两种。
A
PART ONE
重难点分析
重点： 1、CPU的概述 2、CPU的分类 3、CPU发展史 4、CPU及风扇的选购 难点： 1、CPU的构造 2、CPU性能指标 3、CPU的功能和工作原理
B
PART TWO
课程讲解
CPU中央处理器
1、CPU的作用 2、CPU 的发展史 3、CPU的内部结构及工作原理 4、CPU的外观与构造 风扇的选购原则
5、CPU的性能指标 CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能。 1. CPU的主频和外频 CPU主频也叫做时钟频率，是CPU内部的工作频率，代表的是处理器的运算
速度，单位为GHz。主频越高，处理器的运算速度越快。 外频是由主板为CPU提供的基准频率，单位为MHz。外频越高，CPU与系
统内存交换数据的速度就会越快，有利于提高系统的整体运行速度。 倍频是CPU的主频和外频之间的相对比例关系。 它们三者关系是：主频=外频×倍频。
按CPU型号区分 1、Intel 公司
奔腾（Pentium）系列，赛扬（Celeron）系列， 酷睿 （Core）系列，安腾（Itanium）系列，至强系列

微型计算机
一种体积小、功耗低、可靠性高的计 算机系统，广泛应用于工业控制、智 能仪表、自动化等领域。
工作原理
微处理器、存储器、输入输出接口等 。
微机原理的应用领域
工业控制
利用微机实现生产过程的自动化 控制，提高生产效率和产品质量
。
智能仪表
利用微机实现对各种物理量的测 量和显示，具有精度高、可靠性
好等优点。
中断技术的发展
随着计算机技术的不断发展，中断技术也在不断进步和完善。未来的中断技术将 更加智能化、高效化和安全化，为计算机系统的应用和发展提供更加有力的支持 。
THANKS
MOV、ADD、SUB等 。
伪指令语句
伪指令语句用于提供汇 编程序所需要的信息，
如ORG、END等。
数据定义语句
数据定义语句用于定义 数据，如DB、DW、
DD等。
汇编语言的程序设计方法
确定程序设计目标 确定程序流程
在开始设计程序之前，需要 明确程序设计的目的和要求
。
根据程序设计目标，确定程 序的流程和算法。
中断控制方式包括向量中断和嵌套中断。向量中断是根据中断的类型，直接跳 转到相应的处理程序；嵌套中断则是允许更高级别的中断打断正在执行的中断 处理程序。
中断技术的应用与发展
中断技术的应用
中断技术广泛应用于实时系统、多任务系统、操作系统等领域。通过合理地使用 中断技术，可以大大提高系统的效率和可靠性。
具体应用
在计算机中，二进制数的运算就是基于逻辑运算的，如二进 制数的加法、减法、乘法等都可以转化为逻辑运算。
数学在数据编码中的应用
数据编码的定义
数据编码是指将数据转换为适合于计算机内部处理和传输的格式的过程。

西安电子科技大学 计算机学院
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程

•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。

工业控制领域：
作为32位 的RISC 架构，基于ARM 核的微控制器芯片不
但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也 逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM 微控制器的低 功耗、高性价比，向传统的8 位/16 位微控制器提出了挑 战。

无线通讯领域：
目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM 技术，
ARM体系结构的变种

（4）J变种（Java加速器Jazelle）
ARM的Jazelle技术将Java的优势和先进的32位RISC芯
片完美地结合在一起。Jazelle技术提供了Java加速功能， 可以得到比普通Java虚拟机高得多的性能。与普通的 Java虚拟机相比，Jazelle使Java代码运行速度提高了8 倍，而功耗降低了80％。 Jazelle技术使得程序员可以在一个独立的处理器上同时 运行Java应用程序、已经建立好的操作系统、中间件以 及其他的应用程序。与使用协处理器和双处理器相比， 使用单独的处理器可以在提供高性能的同时保证低功耗 和低成本。 J变种首先在ARM体系版本4TEJ中使用，用字母J表示。
使用电池供电的高性能的便携式设备。这些 设备一方面需要处理器提供高性能，另一方 面又需要功耗很低。SIMD功能扩展为包括音 频/视频处理在内的应用相同提供了优化功能。 它可以使音频/视频处理性能提高4倍。 Version 6首先在2002年春季发布的ARM11 处理器中使用。
2.2.3 ARM体系结构的变种及版本 命名格式
Version 4（v4）
该版本增加了下列指令：
半字加载和存储指令； 加载带符号的字节和半字数据的指令； 增加mb状态； 增加了处理器的特权模式。 该版本不再强制要求与以前的26位地址空间 兼容。

11
2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
世界上第一台电子数字计算机－电子数字积分计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)， 由美国宾夕法尼亚大学于1946年研制成功并投入使用。
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
第三代电子计算机—— IBM S/360
S/360极强的通用性适用于各方面的用户，它具有 “360度”全方位的特点，并因此得名。 开发S/360被称为“世纪豪赌”，IBM为此投入了 50亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的“曼 哈顿计划”的20亿美元。
计 算 兼 容 性
18
2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
第四代计算机
从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机， 它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的 进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、中型 机、小型机和微型机、单片机。 微型计算机（Microcomputer）与其他机型计算机的 区别：其中央处理器（CPU）采用了大规模、超大规 模集成电路技术，而其他类型计算机的CPU由相当多 的分离元件电路或集成电路所组成。称微型计算机的 CPU为微处理器（MPU：Micro Processing Unit）。
19
2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
1.2 微型计算机的发展概况
第一代（1971-1973年）：4位和低档8位微处理器时代

多能奔腾(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”，是在1996年底发布的。从多能奔腾开 始，英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了，但是MMX的CPU超外频能力特别强，而且还可以通过提高核心电压来 超倍频，所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动**等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机 床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智 能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理 器建造。
微处理器
计算机的运算核心和控制核心
01 综述
03 的分类
目录
02 内部结构 04 发展历程
05 组成
07 其他发展
目录
06 AMDCPU 08 中国研发
微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的 功能。
微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控 制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第三阶段（1978—1984年）即16位微处理器。1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了 方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。
8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相 配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指 数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二 代、பைடு நூலகம்三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原 先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。

Page 7
8086引脚介绍
VCC、GND：电源、接地 引脚(3个)，5V
两种模式下，名称和功能相同的32个引脚
AD15—AD0（Address Data Bus）:地址/数据复用信 号输入/输出引脚(16个),分时 输出 。 A19/s6—A15/s3（Address Status Bus）: 地址/状态复用 信号输出引脚(4个),分时输出。
Page 18
8086引脚介绍
最大模式
Lock(Lock)：总线封锁，输出引脚，低电平有效， 当该引脚输出低电平时，系统中其它总线部件就不 能占用系统总线。 RQ/GT0、RQ/GT1 (Request/Grant)：总线请求 信号输入/总线允许信号，输出引脚。这两个信号端 可同时接CPU以外的两个协处理器，用来发出使用 总线的请求信号和接收CPU对总线请求信号的应答。 这两个引脚都是双向的，请求与应答信号在同一引 脚上分时传输，方向相反。其中 RQ/GT0比 RQ/GT1 的优先级高。
最小模式
Here comes your footer
Page 13
8086引脚介绍
最小模式
INTA（Interrupt Acknowledge）:中断响应信号，输出引脚，低电 平有效。该引脚是CPU响应中断请求后，向中断源发出的认可信号。
ALE（Address Lock Enable）:地址锁存允许，输出引脚，高电 平有效。CPU通过该引脚向地址锁存器8282/ 8283发出地址锁存允 许信号，把当前地址/数据复用总线上输出的地址信息，锁存到地址 锁存器8282/8283中去。
Here comes your footer
Page 10
8086引脚介绍
TEST(Test):测试信号，输入引脚，低电平有 效,TEST信号与WAIT指令结合起来使用，CPU执行 WAIT指令后，处于等待状态，当TEST引脚输入低电 平时，系统脱离等待状态，继续执行被暂停执行的指 令。

13
四、Pentium的指令流水线技术
1.组成
总线接口部件
连接CPU和其他部件，取指令和存取操作数 能接收多个总线请求，按优先级选择
指令预取部件
从存储器读取指令到指令预取队列 使用总线的优先级最低
指令译码部件
对指令译码，然后放入译码指令队列
指令执行部件
U、V流水线（分别由ALU、一系列寄存器、地址生 成电路和连接数据Cache的接口组成） 14 执行指令
30
六、Pentium的主要信号
5.系统控制信号
INIT：系统初始化信号
6.总线仲裁信号
BREQ：总线周期请求信号 BOFF：强制让出总线请求
31
七、Pentium的总线状态
1.总线状态
T1状态：地址信号有效，ADS信号也有效。 T2状态：数据出现在数据总线上，如果BRDY有效， 则当前周期为突发式总线周期，否则为单数据传输的 总线周期。 T12状态：流水线式总线周期的特有状态。此时，系 统中有两个总线周期并行进行。第一个总线周期进入 T2状态，并且BRDY有效，第二个总线周期进入T1状 态，地址和ADS有效。
1
一、Pentium的先进技术
1.先进的体系结构 2.CISC和RISC相结合的技术 3.超标量流水线技术（最重要的创新技术） 4.先进的分支预测技术
2
一、Pentium的先进技术
1.先进的体系结构
内部总线32位，而外部数据总线64位，数 据传输率提高一倍。 设置了独立的片内指令Cache和数据Cache， 处理器能同时读一个指令字和一个数据字，避 免了访存冲突导致的不命中。 使用了两条流水线并行执行指令。 内部集成了增强型浮点处理部件。 对常用指令如ADD、MUL、INC、PUSH等采用 硬件实现，大大提高了执行速度。 采用分段和分页两级存储管理机制。 ……

第 13 页
8086CPU的引脚 的引脚——控制总线 的引脚 控制总线
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
BHE/S7
高8位数据允许/状态
ALE
地址锁存允许
MN/MX
最小/最大模式
DEN
数据允许
RD
读选通
DT/R
数据发送/接收
WR
写选通
READY
准备就绪
第 14 页
8086CPU的引脚 的引脚——控制总线 的引脚 控制总线
第 34 页
堆栈操作
微 机 原 理 汇 编 接 口 技 术
堆栈是按照“先进后出”原则组织的存储区域， 堆栈是按照“先进后出”原则组织的存储区域，堆栈的大小最大为 64KB 堆栈由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器 来寻址 堆栈由堆栈段寄存器 和堆栈指针寄存器SP来寻址，SS给出堆栈 和堆栈指针寄存器 来寻址， 给出堆栈 段的段基址， 指向当前栈顶 指向当前栈顶——段基址到栈顶的偏移量 段的段基址，SP指向当前栈顶 段基址到栈顶的偏移量 栈底为堆栈空间的高地址单元，栈顶为低地址单元。 栈底为堆栈空间的高地址单元，栈顶为低地址单元。 堆栈操作以字为单位。 堆栈操作以字为单位。 数据进栈，栈顶向低地址方向浮动，高位字节存入高地址单元， 数据进栈， 数据进栈 栈顶向低地址方向浮动，高位字节存入高地址单元， 低位字节存入低地址单元 数据出栈，栈顶向高地址方向浮动，低位字节弹到目的操作数 数据出栈， 数据出栈 栈顶向高地址方向浮动， 的低位， 的低位，高位字节弹到目的操作数的高位
外部8位数据总线 4 4字节指令队列 IO/M 准十六位CPU
8086
外部16位数据总线 6 6字节指令队列 M/IO 十六位CPU
第 16 页

考核方式：(作业+考勤)20%，考试80%
参考书目
微型计算机原理及应用，钱晓捷、姚俊婷、张青，清华大 学出版社，2006年 微机原理与接口技术，张凡、盛珣华、戴胜华，清华大学 出版社、北方交通大学出版社，2004年 2004 32位微型计算机原理与接口技术，仇玉章、孙力娟、洪龙、 李爱群，清华大学出版社，2002年 微型计算机技术及应用，戴梅萼、史嘉权，清华大学出版 社，2007年 32位微型计算机原理接口技术及其应用，史新福、金诩、 冯萍、秦晓红，西北工业大学出版社，2001年
主要内容
第1章 微型计算机系统 第2章 微处理器内部结构 第3章 汇编语言基础 第4章 IA-32指令系统 4 IA-32 第5章 控制转移和程序结构 第6章 微处理器外部特性 第7章 存储系统 第8章 输入/输出接口 第9章 常用接口技术
第1章 微型计算1.1.2 Intel 80x86系列微处理器
单片机(MCU)
用于控制领域的微处理器芯片
Intel的MCS-48、MCS-51、MCS-96/98系列 Atml公司的AT89系列、AT91系列 Microchip Technology公司的PIC系列
数字信号处理器(DSP)
专注于数字信号的高速处理
TI公司的TMS320各代产品
1.1.2 Intel 80x86系列微处理器—8086
16位结构的微处理器—8086
数据总线为16位 地址总线为20位 (主存容量1MB) 时钟频率5MHz
准16位结构的微处理器—8088
外部数据总线为8位
微处理器的总线(Bus)
微处理器的对外引脚(Pin)
数据总线、地址总线、控制总线 电源线、地线
1.1.2 Intel 80x86系列微处理器 —处理器总线

或有借位（减法运算时）；否则CF=0。
11
●
PF（Parity Flag） 奇偶标志
-----反映运算结果中“1”的个数的奇偶性，主要用于判 断数据传送过程中是否出错。
PF=1，表示本次运算结果的低八位中有偶数个“1” PF=0，表示本次运算结果的低八位中有奇数个“1”
●
AF（Auxiliary Carry Flag） 辅助进位标志
物理地址：访问存储器的实际地址，用20位二进制表示。
物理地址＝段寄存器的内容×16 （即左移4位）+ 偏移地址
28
偏移地址（16位） 段寄存器（16位） 0000
Σ
地址加法器
物理地址（20位）
29
例：
逻辑地址2345H：1100H对应的物理地址是24550H。 23450H+1100H =24550H。 反之，物理地址24550H，它对应的逻辑地址可以是 2455H：0000H，也可以是2400H：0550H等。 注意：一个存储单元的物理地址是惟一的，而它对应 的逻辑地址是不惟一的。
●
15
例1：若AL = 3BH，AH = 7DH，指出AL和AH中的内容相 加后，CF，AF，PF，SF，OF和ZF的状态。
CF=0（无进位） AF = 1（有辅助进位） PF=1（运算结果有4个1） SF = 1（运算结果符号位为1） OF =1 （有溢出） ZF = 0 （运算结果不为0）
16
31
（4）指令队列缓冲器——6字节
BIU从存储器中读出指令送入6字节的指令队列。 一旦指令队列中空出2个字节，BIU将自动进行读指令 的操作以填满指令队列。遇到转移类指令，BIU将指令 队列中剩余的指令作废，重新从存储器新的地址单元 中取指令并送入指令队列。一般情况下应保证指令队 列中填满指令，使得EU可以不断地得到等待执行的指 令。

超标量流水线技术
超标量，就是一个处理器中有多条指令流水线 超标量， Pentium的一条流水线包含有： 的一条流水线包含有： 的一条流水线包含有
1. 2. 3. 4. 5.
指令预取级PF 指令预取级 首次译码级D1 首次译码级 二次译码级D2 二次译码级 执行级EX 执行级 回写级WB 回写级
两条流水线。 在Pentium中，采用 和V两条流水线。 中 采用U和 两条流水线 注意前提条件 注意前提条件
Pentium的浮点运算流水线包含 级 的浮点运算流水线包含8级 的浮点运算流水线包含
Pentium的超标量流水线的运行 的超标量流水线的运行
在U流水线中可以执行任何指令 流水线中可以执行任何指令 流水线中只能执行和U流水线当前执行 在V流水线中只能执行和 流水线当前执行 流水线中只能执行和 的指令符合配对规则的指令 配对规则： 配对规则：
32位微处理器— —Pentium
Pentium的先进技术
1. 2. 3. 4.
先进的体系结构 CISC和RISC相结合的技术 超标量流水线技术 先进的分支预测技术
先进的体系结构
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
内部总线是32位，但外部数据总线位64位 内部总线是 位 但外部数据总线位 位 设置了相互独立的代码Cache和数据 和数据Cache 设置了相互独立的代码 和数据 使用了两条指令流水线并行执行指令 内部集成了增强型浮点处理部件 对常用指令采用硬件实现 采用分段和分页两级存储管理机制， 采用分段和分页两级存储管理机制，页面大小可 调 增强了信息传输准确性的检测能力和机器异常事 件的处理能力 为系统的扩展提供了很好的检测和调试能力
1. 基本寄存器组
标志寄存器 :

7
2.1.2 微型计算机系统的硬件组成
现代微型计算机系统硬件组成：
微处理器
总
线
协处理器
控
制
RAM
逻
ROM
辑
显示器
输 入
键盘
输
打印机
出 接
鼠标
口
外存储器
其他设备
8
1、微处理器（CPU，中央处理单元）
微处理器包含运算器和控制器，微处理器的性能基本决定了计算机 的性能，是微型计算机的核心。
随着微电子技术的发展，微型计算机的发展基本遵循摩尔定律。
数据2 数据m
④将指令的运 算处理结果送 回内存保存
求完成 对数据 的运算 和处理
6
存
2.1.2 微型计算机系统的硬件组成
输 原始 入 数据 设
备
运算器 存储器 控制器
输
出 计算 设 结果 备
运算器（ALU）：运算器的核心是算术逻辑单元，是完成各种算术和逻 辑运算的部件。
控制器（CU）：发出各种控制信息，使计算机各部件协调工作的部件。 存储器（M）：记忆程序和数据的部件。 输入设备（IN）：将程序和数据输入的部件。 输出设备（OUT）：将结果数据和其它信息输出的部件。
《微机原理与测控接口技术》
第2章 8086微型计算机系统
1
本章主要内容
1 半808导6微体处存理储器器的的结分构及类工作模式 2 8086微处理器的引脚特性 3 8086微型计算机系统的总线时序 4 8086微型计算机系统的组成
2
2.1 概述
微型计算机（简称微机）：
将计算机的核心器件中央处理器（CPU）（运算器和控制器） 集成在一块半导体芯片上，配以存储器、I/O接口电路及系统 总线等设备的计算机。

2.指针及变址寄存器
这组寄存器包括SP、BP、SI、DI四个16位寄存器。它 们可以像数据寄存器一样在运算过程中存放操作数，但它 们只能以字（16位）为单位使用。此外，在段内寻址时 用它们来提供偏移地址（又称指针）。 SP（stack pointer）：称为堆栈指针寄存器。用来指 示栈顶的偏移地址， BP（base pointer）：称为基址指针寄存器。用作堆 栈区中的一个基地址以便访问堆栈中的其他信息。 SI（source index）：源变址寄存器。当与DS联用时， 用来确定数据段中某一存储单元的地址，在串处理指令中， SI作为隐含的源变址寄存器，与DS联用达到在数据段寻 址的目的。 DI（dest index）：目的变址寄存器。在串处理指令 中，DI作为隐含的目的变址寄存器并ES联用在附加段中 寻址，其它功能和使用方法与SI基本相同。

2．8086微处理器内部结构组成
从功能上看，可以分为两大部分，结构图如下：
（1）总线接口单元BIU (Bus Interface Unit) 包括总线控制逻辑(输入/输出控制电路)和指令队列 缓冲器两部分。 总线控制逻辑用于分时传递地址信息或数据信息；指 令队列缓冲器：用于暂存指令、取指令和执行指令可 重叠操作 （2）执行单元EU (Execution Unit) 用于从指令队列中取出指令；对指令进行译码，发出 相应的控制信号；接收由总线接口送来的数据或发送 数据至接口。
1．8086的基本性能指标 16位微处理器； 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成 了2.9万只晶体管； 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； 时钟频率为5MHz～10MHz，基本指令执行时间 为0.3ms～0.6ms 16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达 1MB 8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理 器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数 据吞吐能力和数据处理能力。