西华大学：《微机原理与应用》课程教学资源（课件讲稿）第2章 1A-32结构微处理器

第2章IA-32结构微处理器 1、IA-32结构微处理器的概要历史 2、IA-32结构微处理器的功能结构 3、IA-32结构微处理器的执行环境

2 第2章 IA-32 结构微处理器 1、IA-32结构微处理器的概要历史 2、IA-32结构微处理器的功能结构 3、IA-32结构微处理器的执行环境

售圆 2.1IA-32结构微处理器的概要历史 IBM PC:机的发展简史 名称推出年代采用CPU 特点 准16位微机 IBM PC 1981 8088 内存寻址MB DOS操作系统 IBM PC/XT 1983 8088 比 IBMPC多一个10MB硬盘 内存寻址增至16MB IBM PC/AT 1984 80286具有虚拟存储器功能 Windows操作系统 386机 1986 80386存容量更大3MB、64MB 486机 1990 80486支持虚拟8086模式 Pentium 1993 Pentium 可执行多任务 Pentium I 1997 Pentium II 1999 PentiumIII 支持多媒体、网络技术 Pentium Ill

3 2.1 IA-32结构微处理器的概要历史 IBM PC机的发展简史 名称 推出年代 采用CPU 特点 IBM P C 1981 8088 准16 位微机 内存寻址1MB DOS 操作系 统 IBM P C/XT 1983 8088 比IBM P C 多一 个10MB 硬盘 IBM P C/AT 1984 80286 内存寻址增 至16 MB 具有虚拟存储器功能 Windo ws 操作系统 386 机 486 机 Pent i u m Pe n t i u m I I P e n t i u m III 1986 1990 1993 1997 1999 80386 80486 Pent i u m Pe n t i u m I I Pe n t i u mI I I 内存容量更 大32 MB、64 MB 支持虚拟8086 模式 可执行多任务 支持多媒体、网络技术

22IA-32微处理器的功能结构 221 Intel8086CPU的功能结构 222 Intel80386、486CPU的结构

4 2.2 IA-32 微处理器的功能结构 微处理器的功能结构 2.2.1 Intel 8086 CPU的功能结构 2.2.2 Intel 80386、486CPU的结构

售圆 221 Intel8086CPU的功能结构 (3版P36;4版P43) 8086(8088)CP从功能上分成两大部分 1、总线接口单元BIU( Bus interface unit) BIU负责与存储器接口,BIU负责从内存的 指定部分取出指令,送至指令流队列中排队 (8086指令队列6字节,8088的指令队列4字 节);在执行指令时所需要的操作数 2、执行单元EU( Execution unit) EU负责指令的执行

5 2.2.1 Intel 8086 CPU的功能结构 （3版P36；4版P43） 8086(8088)CPU从功能上分成两大部分： 1、总线接口单元BIU（Bus Interface Unit） BIU负责与存储器接口，BIU负责从内存的 指定部分取出指令，送至指令流队列中排队 （8086指令队列6字节，8088的指令队列4字 节）；在执行指令时所需要的操作数 2、执行单元EU（Execution Unit） EU负责指令的执行

售圆 AB(20位 通用寄存器 炮址加 数据AH LAX 法器 寄存画H BLBX DB6位 地址内容 DB 器 CX AB LDX 2000H 0100HB0 指针BP 3000H 程序段 0101H03 和变 MOV AL,3 址寄 ADD AL.2 0102H04 存器 0100H HLT 0103H02 ALU据总 内部哥存器 20104HF4 16仪 雪存寄存器 总线控 内存 制电路 单元 撩令队列缓冲器 ALU 控制电路 123456 8086总 队列总颂 标志寄存器 线(16位 陨行单元rU 总线接口单元(B|U 8086CPU的实际3+2演示图

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售圆 Internal Microprocessor Architecture EAX AH(AX)AL Accumulator EBX BH (BX)BL Base index DR ECX CH(cⅩ)CL Count EDX DH (DX)DL Data ESP SP Stack pointer PR EBP BP Base pointer EDI Destination IR index ESI Source index

7 Internal Microprocessor Architecture Internal Microprocessor Architecture SI DI BP SP DH (DX) DL CH (CX) CL BH (BX) BL EAX AH (AX) AL Accumulator EBX Base index DR ECX Count EDX Data ESP Stack pointer PR EBP Base pointer Destination index EDI IR ESI Source index

售圆 Internal Microprocessor Architecture EIP EFLAGS FLAGS Flags标志寄存器 Instruction pointer CS Code代码段 DS S pecial purpose registers Data数据段 ES Exra附加段 SS Stack堆栈段 FS Segment registers GS 8

8 Internal Microprocessor Architecture Internal Microprocessor Architecture FLAGS IP EIP EFLAGS Instruction pointer Flags标志寄存器 GS FS SS ES DS CS Code代码段 Data数据段 Special purpose registers Extra 附加段 Stack堆栈段 Segment registers

售圆 分支目标预取TLB8K字节代码 缓冲器地址 高速缓存 256 指令指针预取缓冲器 控制 匚指令译码器 ROM 64位 分支检验 数据总线 与目标地址 控制部件 32位 总线 地址总线部 浮点部件 件页 地址生成地址生成叫 U流水线)(流水线 控制 控制 面部件 整数寄存器组 寄存器组 ALU ALU 加法 U流水线)(V流水线) 桶形移位器 卜除法 乘法 LB部 8K字节数 A32位地址总线 64位数据总线 Pentium内部结构

9 指令指针 控制 ROM 控制部件 地址生成 (U流水线) 地址生成 (V流水线) ALU (U流水线) ALU (V流水线) 整数寄存器组 桶形移位器 8K字节数据 TLB 高速缓存 浮点部件 控制 寄存器组 加法 除法 乘法 总 线 部 件 页 面 部 件 预取缓冲器 指令译码器 8K字节代码 高速缓存 分支目标 TLB 缓冲器 分支检验 与目标地址 预取 地址 控制 64位 数据总线 32位 地址总线 32位地址总线 64位数据总线 256 32 32 32 32 32 32 Pentium内部结构

售圆 2.3IA-32cPU的执行环境 ◆2.3.1操作模式 ◆(1)保护模式 (2)实地址模式 ◆(3)系统管理模式(SSM) ◆2.3.2基本执行环境概要 1)地址空间 ◆(2)寄存器组

10 2.3 IA-32 CPU的执行环境  2.3.1 操作模式  （1）保护模式  （2）实地址模式  （3）系统管理模式（SSM）  2.3.2 基本执行环境概要  （1）地址空间  （2）寄存器组

等司2.3.38086/8088的存储器组织P5051 1.存储单元的地址和内容 存储器以字节为单位存储信息,每个 存储(字节)单元有一个地址,地址用 16进制格式表示,如:0000H, 0001H·00AH000FH-,16位二进制数 可表示的地址范围为0~65535。用16进 制表示为:000-FFH。计算机中讨 论存储器容量以2=1024为基本单位, 称为1K字节

11 2.3.3 8086/8088的存储器组织(P50-51) 1.存储单元的地址和内容 存储器以字节为单位存储信息，每个 存储（字节）单元有一个地址，地址用 16进制格式表示，如：0000H， 0001H …000AH …000FH …，16位二进制数 可表示的地址范围为0～65535。 用16 进 制表示为：0000H ～ F F F F H。计算机中讨 论存储器容量以2 =1024为基本单位， 称为1K字节。 10