第2章IA－32結(jié)構(gòu)微處理器及其結(jié)構(gòu)2.1微處理器的主要性能指標(biāo)2.28086/80882.380186/801882.4802862.5803862.6804862.7Pentium和PentiumPro2.8PentiumⅡ，PentiumⅢ及Pentium41第2章IA－32結(jié)構(gòu)微處理器及其結(jié)構(gòu)2.1微處理器的主要2.1微處理器的主要性能指標(biāo)2.1.1字長(zhǎng)－微處理器交換、加工和存放信息時(shí)，其信息位（Bit）的最基本長(zhǎng)度。2.1.2

指令數(shù)－指令是計(jì)算機(jī)完成某種操作的命令。不同計(jì)算機(jī)的指令種數(shù)不同，其功能強(qiáng)弱也不同。2.1.3

運(yùn)行速度－計(jì)算機(jī)完成任務(wù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，一般以MIPS衡量。寄存器加法指令執(zhí)行時(shí)間定義為基本指令執(zhí)行時(shí)間。2.1.4訪存空間－由地址總線的條數(shù)決定。如8086有20條地址線，訪存空間＝220＝。22.1微處理器的主要性能指標(biāo)2.1.1字長(zhǎng)－微處理器交換精品資料3精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽(yáng)曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽(yáng)當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”442.1.5高速緩存大?。–ache）－與運(yùn)行速度有關(guān)。2.1.6虛擬存儲(chǔ)空間－可通過硬件和軟件的綜合來擴(kuò)大用戶可用存儲(chǔ)空間，支持運(yùn)行比實(shí)際內(nèi)存大得多的的大任務(wù)。2.1.7是否能構(gòu)成多處理器系統(tǒng)2.1.8工藝形式及其他－封裝形式、電源電壓、功耗、使用環(huán)境（商、工、軍）及控制功能（中斷等）。52.1.5高速緩存大?。–ache）－與運(yùn)行速度有關(guān)。5表IA－32結(jié)構(gòu)微處理器家族主要性能簡(jiǎn)介161681616163232326464128或25664646464指令數(shù)133133CPU指標(biāo)性能80868088802868038680486PentiumPentiumProPentiumⅡPentiumⅢPentium4字長(zhǎng)外部數(shù)據(jù)通道內(nèi)部數(shù)據(jù)通道為8086母集為80286母集為80386母集為80486母集時(shí)鐘頻率5～10MHz4.77MHz最高20MHz最高40MHz最高100MHz最高166MHz最高200MHz最高500MHz最高800MHz最高3.06GHz運(yùn)行速度0.6MIPS0.63MIPS0.3MIPS10MIPS25MIPS150MIPS寄存器寬度GP:16GP:32FPU:80GP:32FPU:80MMX:64GP:32FPU:80MMX:64XMM:1286表IA－32結(jié)構(gòu)微處理器家族主要性能簡(jiǎn)介168163232表IA－32結(jié)構(gòu)微處理器家族主要性能簡(jiǎn)介(續(xù)）1MB（20）無64KB工藝HMOSCHMOSBICMOS引腳數(shù)4068168321370電壓＋5＋3.3+2.0CPU指標(biāo)性能80868088802868038680486PentiumPentiumProPentiumⅡPentiumⅢPentium4Cache無L1：8KL1：16KL1：16KL2：256或512KL1:32KL2:256或512KL1:32KL2:512KL1:8KL2:256K訪存空間16MB（24）4GB（32）64GB（36）虛擬存儲(chǔ)空間1GB64TB256TBI/O尋址空間132478+1.77表IA－32結(jié)構(gòu)微處理器家族主要性能簡(jiǎn)介(續(xù)）1MB（202.28086/8088微處理器2.2.18086的內(nèi)部結(jié)構(gòu)AHALBHALCHCLDHDLSPBPDISI暫存儲(chǔ)器狀態(tài)標(biāo)志寄存器EU控制單元123456內(nèi)部通信寄存器IPESCSSSDS總線控制邏輯（16位）通用寄存器組AXBXCXDX指令隊(duì)列緩存器8086總線地址總線（20位））地址產(chǎn)生器執(zhí)行部件（EU）總線接口部件（BIU）ALU（隊(duì)列）Q總線（8位）ALU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（16位82.28086/8088微處理器2.2.18086的內(nèi)1.執(zhí)行部件（EU）（1）運(yùn)算器（2）通用寄存器組（3）EU控制單元－接收BIU指令隊(duì)列（InstructionStreamQueue）指令碼，并控制EU各個(gè)部件的操作。①16位算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmaticandLogicUnit）②16位狀態(tài)標(biāo)志寄存器F（Flag）③暫存寄存器4個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器SP（StackPointer）BP（BasePointer）SI（SourceIndex）DI（DestinationIndex）91.執(zhí)行部件（EU）（1）運(yùn)算器（2）通用寄存器組（3）E2.總線接口部件

（BIU）（1）指令隊(duì)列緩沖器（2）16位指令指針寄存器（3）地址產(chǎn)生器和段寄存器（4）總線控制邏輯102.總線接口部件

（BIU）（1）指令隊(duì)列緩沖器（2）16實(shí)際地址PA的產(chǎn)生過程邏輯地址段寄存器0000實(shí)際地址150偏移地址段地址左移4位∑地址產(chǎn)生器01519011實(shí)際地址PA的產(chǎn)生過程邏輯地址段寄存器0000實(shí)際地址1508086的20位地址是：

PA＝（段首趾×16）＋偏移地址4個(gè)段寄存器用來存放各種段的首地址，其中包括：CS（CodeSegment）；SS（StackSegment）；DS（DataSegment）；ES（ExtraSegment）。128086的20位地址是：

PA＝（段首趾×162.2.28086的寄存器結(jié)構(gòu)AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDICSDSSSESIPFHFLAX累加器BX基數(shù)CX計(jì)數(shù)DX數(shù)據(jù)堆棧指針基址指針源變趾目的變趾指令指針狀態(tài)標(biāo)志代碼段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器堆棧段寄存器附加段寄存器1.通用寄存器組（2）地址指針和變趾寄存器（1）數(shù)據(jù)寄存器2.控制寄存器組3.段寄存器組132.2.28086的寄存器結(jié)構(gòu)AHALBHBLCHCLDH數(shù)據(jù)寄存器的隱含使用寄存器AXALAHBXCXCLDXSPSIDI操作字乘、字除、字I/O字節(jié)乘、字節(jié)除、字節(jié)I/O、查表轉(zhuǎn)換、十進(jìn)制運(yùn)算字節(jié)乘、字節(jié)除查表轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)串操作、循環(huán)控制多我移位和循環(huán)移位字乘、字除、間接I/O堆棧操作數(shù)據(jù)串操作數(shù)據(jù)串操作14數(shù)據(jù)寄存器的隱含使用寄存器AXALAHBXCXCLDXSPS狀態(tài)標(biāo)志寄存器FOFDFIFTFSFZFAFPFCF1514131211109876543210（1）狀態(tài)標(biāo)志位①進(jìn)位標(biāo)志CF（CarryFlag）

②輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（AuxiliaryCarry

Flag）

③溢出標(biāo)志OF（OverflowFlag）④零標(biāo)志ZF（ZeroFlag）

⑤符號(hào)標(biāo)志SF（SignFlag）⑥奇偶標(biāo)志PF（ParityFlag）15狀態(tài)標(biāo)志寄存器FOFDFIFTFSFZFAFPFCF15（2）控制標(biāo)志位①方向標(biāo)志DF（DirectionFlag）②中斷允許標(biāo)志IF（InterruptFlag）③陷阱標(biāo)志TF（TrapFlag）標(biāo)志為1的符號(hào)為0的符號(hào)OFDFIFSFZFAFPFCFOVDNEINGZRACPECYNVUPDIPLNZNAPONCFLAGS中的狀態(tài)標(biāo)志表示符號(hào)16（2）控制標(biāo)志位①方向標(biāo)志DF（DirectionFl2.2.38086的引腳特性40393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920GNDAD14AD13AD12AD11GNDVccAD15AD16/S3BHE/S7MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN(S0)ALE(QS1)INTA(QS0)TESTREADYRESETAD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKAD17/S4AD18/S5AD19/S6注：24～31引腳括號(hào)中為最大方式時(shí)定義，括號(hào)前面是最小方式定義172.2.38086的引腳特性4039383736353431.地址/數(shù)據(jù)總線（AD15~AD0

雙向、三態(tài))2.地址/狀態(tài)總線（A16/S3，A17/S4，A18/S5，A17/S6

）（1）S4和S3的功能（2）S5

用來指示中斷允許標(biāo)志IF的狀態(tài)。（3）S6始終是低電平。S4S3段寄存器00ES01SS10CS（或I/O，中斷響應(yīng)）11DS181.地址/數(shù)據(jù)總線（AD15~AD0雙向、三態(tài))S4S33.控制總線

（1）BHE/S7

時(shí)分復(fù)用引腳。在總線的T1狀態(tài)輸出BHE，其它狀態(tài)輸出S7，S7為備用狀態(tài)信號(hào)，目前無定義。操作BHEA0使用的數(shù)據(jù)引腳00100101讀或?qū)懪嫉刂返囊粋€(gè)字讀或?qū)懪嫉刂返囊粋€(gè)字節(jié)讀或?qū)懫娴刂返囊粋€(gè)字節(jié)讀或?qū)懫娴刂返囊粋€(gè)字AD15～AD8AD15～AD0AD7～AD010AD7～AD0AD15～AD8（第1個(gè)總線周期放低位數(shù)據(jù)字節(jié)）（第2個(gè)總線周期放高位數(shù)據(jù)字節(jié)）193.控制總線操作BHEA0使用的數(shù)據(jù)引腳0（2）RD－讀控制信號(hào)（輸出，三態(tài)、低電平有效、DMA時(shí)懸空）。（3）READY－準(zhǔn)備就緒信號(hào)（輸入，高電平有效）。（4）TEST－測(cè)試信號(hào)（輸入，低電平有效）（5）INTR－可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入，高電平有效）。（6）NMI－非屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入，上升沿有效）。（7）RESET－復(fù)位信號(hào)（輸入，高電平有效）。復(fù)位后F，IP，DS，SS，ES及指令隊(duì)列緩沖器清零，CS＝0FFFFH，CPU從FFFF0H開始執(zhí)行程序。（8）CLK－時(shí)鐘脈沖（輸入），占空比1/3(1/3周期為高電平)，一般由8243A時(shí)鐘發(fā)生器提供。20（2）RD－讀控制信號(hào)（輸出，三態(tài)、低電平有效、DMA時(shí)懸空4.電源和地線

電源線Vcc接入電壓＝＋5V±10％；兩個(gè)GND均應(yīng)接地。5.其他控制線

8086CPU的

24～31號(hào)引腳均為控制信號(hào)線，其定義由8086的工作方式（最小方式或最大方式）決定。214.電源和地線212.2.48088與8086的比較8088CPU是8086之后推出的準(zhǔn)16位微處理器，二者在軟件方面完全兼容。主要區(qū)別如下：1.外部數(shù)據(jù)總線位數(shù)上的差別2.指令隊(duì)列容量上的差別

8086指令隊(duì)列可容納6個(gè)字節(jié)，每個(gè)總線周期可取指令2個(gè)字節(jié)；8088指令隊(duì)列僅4個(gè)字節(jié)，每個(gè)總線周期取準(zhǔn)單字節(jié)。3.引腳特性上的差別（1）8088高8位地址總線A15～A8不與數(shù)據(jù)總線復(fù)用。

（2）34號(hào)引腳的定義不同：8086為BHE控制信號(hào)；8088為SS0狀態(tài)信號(hào)。（3）28號(hào)引腳的相位不同：8086為M/IO；而8088為IO/M222.2.48088與8086的比較80882.2.58086的時(shí)鐘和總線周期概念1.8284A時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器8284A

500500X1X21716125108141311222119EFIF/CRDY外界RESCLKOSCOSCCLKREADYRESETRESET8086/8088NC232.2.58086的時(shí)鐘和總線周期概念1.8284A2.總線周期

（1）當(dāng)存儲(chǔ)器或外設(shè)速度低，在T3發(fā)READY無效信號(hào)，在T3之后插入TW（等待狀態(tài)），直到存儲(chǔ)器或外設(shè)發(fā)出READY有效信號(hào)，CPU才自動(dòng)脫離TW進(jìn)入T4狀態(tài)。（2）總線周期只用于CPU與存儲(chǔ)器或外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)和填充指令隊(duì)列。總線周期之后如為空閑周期，若前周期為寫周期16位總線繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，否則低16位處于浮空狀態(tài)?！挚偩€周期空閑周期總線周期≈≈T1T2T3.TwT4T1T2T1T3CLK地址/數(shù)據(jù)總線地址輸出數(shù)據(jù)輸入緩沖浮空讀周期地址輸出數(shù)據(jù)輸出地址/數(shù)據(jù)總線寫周期242.總線周期≈總線周期空閑周期總線周期≈≈T1T2T3.T2.2.68086/8088的工作方式1.最小方式及8282，8286的應(yīng)用（1）最小方式

8086的MN/MX（33腳）接Vcc（＋5V）時(shí)，系統(tǒng)所有的總線控制信號(hào)均由8086直接產(chǎn)生，系統(tǒng)總線控制邏輯電路被減到最小。（2）8282/8283的應(yīng)用

8282（不反向）/8283（反向）是Intel的8位帶鎖存器的單向三態(tài)緩沖器。以8086的ALE接STB，用作地址總線鎖存驅(qū)動(dòng)。252.2.68086/8088的工作方式1.最小方式及828282/8283引腳圖8282/8283真值表DI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7OEGNDVccDO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7STB輸入輸出STBDONLHHHLHLLLLXDON0HXX三態(tài)OEDIN268282/8283引腳圖8282/8283真值表DI0D

(3)8286/8287的應(yīng)用

8286（不反向）/8287（反向）是Intel的8位雙向三態(tài)緩沖器。可對(duì)數(shù)據(jù)總線增加驅(qū)動(dòng)能力。8286與74LS245相同的結(jié)構(gòu)和特性。OE為三態(tài)控制信號(hào)，在系統(tǒng)中接8086的DEN端。T為數(shù)據(jù)傳送方向控制信號(hào)，接8086的DT/R端。27(3)8286/8287的應(yīng)用278286/8287引腳圖8286/8287功能表A0A1A2A3A4A5A6A7OEGNDVccB0B1B2B3B4B5B6B7T輸入OETLLB數(shù)據(jù)傳到A總線LHA數(shù)據(jù)傳到B總線HXA與B隔斷，三態(tài)功能288286/8287引腳圖8286/8287功能表A0A1A（4）最小方式下，24～31號(hào)引腳功能的定義

①M(fèi)/IO（輸出三態(tài)）：接存儲(chǔ)器和接口芯片的CS片選端，DMA時(shí)浮空。

②WR（輸出，三態(tài)，低電平有效）：有效期間在T2，T3和Tw，DMA時(shí)浮空。③HOLD總線保持請(qǐng)求信號(hào)（輸入，高電平有效）：由DMA類器件發(fā)來請(qǐng)求占用總線的控制信號(hào)。④HLDA總線保持應(yīng)答（輸出，高電平有效）：對(duì)HOLD的應(yīng)答。

29（4）最小方式下，24～31號(hào)引腳功能的定義29CLKHOLDHLDAAD15~AD0A19/S6~A16/S3所有三態(tài)總線T4或T1浮空總線保持請(qǐng)求/保持響應(yīng)時(shí)序（最小方式）30CLKHOLDHLDAAD15~AD0A19/S6~A16/⑤INTA中斷響應(yīng)信號(hào)（輸出，低電平有效）：是對(duì)INTR的響應(yīng)。三個(gè)空閑狀態(tài)T1T2T3T4T1T1T1T1