第2章80x86微处理器教学内容2.1微处理器的发展2.28086微处理器2.2.18086CPU内部功能结构2.2.28086CPU内部流水线管理工作原理2.2.28086CPU的存储器组织2.2.28086CPU总线周期的概念2.2.28086CPU引脚信号及工作模式2.2.28086CPU的操作时序教学目标1了解80X86微处理器的发展历史。2理解8086微处理器内部结构、总线周期、操作时序。3掌握8086存储器组织、引脚及工作模式。4理解8086操作时序。重点内容18086微处理器内部结构。28086内部流水线工作原理。38086存储器组织。48086总线周期概念。58086引脚及工作模式。68086操作时序。难点内容18086引脚及工作模式。28086操作时序。学时数6学时2.1微处理器的发展1、8086：16位处理器。具有16位寄存器和16位外部数据总线、20位地址总线可寻址1MB地址空间。2、80286：16位处理器。引进了保护方式，24位地址总线，最大物理存储器空间可达16MB。支持虚拟存储器管理和各种保护机制。3、80386：32位处理器。具有32位寄存器（低16位兼容8086和80286）。32位地址总线，最大物理存储器空间可达1GB。4、80486：1）5个流水线段；2）芯片上增加了8KB的一级缓存（Cache）；3）处理器上集成了x87（浮点数处理单元）；4）增加了专用的中断脚触发的系统管理模式、允许复杂的系统管理特性、允许处理器在减慢的时钟率下执行。5、奔腾（Pentium）：1）能实现每个时钟周期执行两条指令；2）芯片上的一级Cache达16KB，8KB用于代码，8KB用于数据；3）使虚拟8086方式更有效；4）内部数据总线128位和256位，外部数据总线64位；5）增加了高级的可编程中断控制器，支持多奔腾处理器系统。6、PentiumPro：1）允许每个时钟周期执行3条指令；2）芯片上有两个8KB的一级缓存，256KB的二级缓存；3）地址总线扩展为36位，可寻址64GB地址空间。7、奔腾Ⅱ：第一级数据和指令Cache每个扩展至16KB，支持二级Cache的容量为126KB、512KB和1MB。空闭时支持多种低电源状态。8、奔腾Ⅲ：SSE扩展把IntelMMX引进的SIMD执行模式扩展为新的128位寄存器和能在包装的单精度浮点数上执行SIMD操作。PentiumⅢXeon处理器采用Intel的0.18μm处理技术的全速高级传送缓存（AdvancedTransferCache）扩展了IA—32处理器的性能。9、IntelPentiumⅣ：1）快速的指令执行引擎、Hyper流水线技术、高级的动态执行和创新的新Cache子程序；2）128位SIMD整数算术操作、128位SIMD双精度浮点操作、Cache和存储管理操作、进一步增强和加速了视频、语音、加密、影像和照片处理；3）提供3.2GB/S的吞吐率、四倍100MHz可伸缩总线时钟，以达到400MHz有效速度、深度流水线。2.28086微处理器2.2.18086CPU内部功能结构编程结构：就是指从程序员和使用者的角度应该看到的结构。这种结构与CPU内部的物理结构和实际布局是有区别的。从功能上分：总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）、执行部件EU（ExecutionUnit）。1、总线接口部件BIU总线接口部件的功能：与CPU外部（存储器、I／O端口）传送指令代码或数据。CPU执行指令的工作分为两个阶段：取指令和执行指令过程。(1)BIU的组成4个16位的段地址寄存器(CS、DS、ES、SS)、16位的指令指针寄存器IP、20位的地址加法器、6字节的指令队列缓冲器、16位的内部暂存器和总线逻辑控制器(2)BIU各部件的作用1）段地址寄存器CS：16位代码段寄存器，寄存程序代码段首地址的高16位。DS：16位数据段寄存器，寄存数据段首地址的高16位。ES：16位扩展段寄存器，寄存另一个数据段首地址的高16位。SS：16位堆栈段寄存器，寄存堆栈区数据段首地址的高16位。2）16位的指令指针寄存器IP：指出当前指令在程序代码段中的16位偏移量。3）20位的地址加法器：用来产生20位物理地址。段基址：段寄存器提供的16位信息,左移4位。偏移地址：EU提供的16位信息或者IP提供的16位信息。4）6字节的指令队列缓冲器：用来存放预取指令的指令队列。5）16位的内部暂存器：暂存输入/输出信息的寄存器。6）总线逻辑控制器：以逻辑控制方式实现总线上的信息传送，如信息分时传送等。2、执行部件EU执行部件的功能就是负责指令的执行