IA微處理器的進(jìn)化

---IA處理器性能的提高及采用的相關(guān)技術(shù)

從78年推出的8086到2000年推出的Pentium4，速度和集成度上千倍的增長(zhǎng)微處理機(jī)的運(yùn)行速度、處理能力、存儲(chǔ)容量是技術(shù)人員追求的目標(biāo)處理器和存儲(chǔ)器的速度間隙是影響處理及性能的一個(gè)主要矛盾矛盾是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力1、預(yù)取指令隊(duì)列較快速度指令執(zhí)行和較慢速度指令讀取的矛盾預(yù)取指令隊(duì)列——增強(qiáng)指令級(jí)并行性處理器隊(duì)列長(zhǎng)度（byte）80888086802868038680486Pentium46616322×64(2queues)IA微處理器的預(yù)取指令隊(duì)列2、地址流水線和Cache技術(shù)80386：

20~25MhzCPU可以實(shí)現(xiàn)零等待的存儲(chǔ)器訪問(wèn)交叉存儲(chǔ)和地址流水線技術(shù)加快訪問(wèn)速度

16M:交叉存儲(chǔ)70ns->110ns;流水線->140ns存儲(chǔ)器分層和外部Cache

256kBSRAM存取時(shí)間<25nsCPU和Cache的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)外部總線進(jìn)行的，外部總線又成為制約CPU訪問(wèn)時(shí)間的因素。

80386的地址流水線訪問(wèn)和交叉存儲(chǔ)2、地址流水線和Cache技術(shù)80486：Cache設(shè)計(jì)在CPU芯片中，內(nèi)部統(tǒng)一Cache結(jié)構(gòu)代碼與數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在同一Cache中

5級(jí)流水線，1條指令/CLK（）內(nèi)部統(tǒng)一Cache結(jié)構(gòu)發(fā)生Cache的爭(zhēng)用問(wèn)題

例如：執(zhí)行MOVmem，reg

2、地址流水線和Cache技術(shù)代碼與數(shù)據(jù)分離的Cache結(jié)構(gòu)

獨(dú)立的8KB代碼Cache和8KB數(shù)據(jù)Cache

兩級(jí)Cache（Pentium

和486） 采用了二級(jí)Cache技術(shù)，在內(nèi)部Cache不命中時(shí)，訪問(wèn)CPU外部的第二級(jí)Cache（Pentium）Cache的發(fā)展，單條流水線的指令執(zhí)行速度已經(jīng)不能和指令的快速預(yù)取相匹配指令隊(duì)列加長(zhǎng)，刷新代價(jià)增大3、超標(biāo)量流水線技術(shù)與指令分支預(yù)測(cè)

PentiumCPU：超標(biāo)量流水線使得Pentium的整數(shù)指令執(zhí)行速度比80486提高1倍,浮點(diǎn)指令提高4倍

Pentium采用了指令的分支預(yù)測(cè)技術(shù)，在預(yù)測(cè)正確的情況下，不發(fā)生時(shí)間延誤。

4、MMU和虛擬存儲(chǔ)器MMU和虛擬存儲(chǔ)機(jī)制擴(kuò)大存儲(chǔ)空間286：MMU，16MB物理、1GB虛擬

16K個(gè)段描述符描述16K個(gè)存儲(chǔ)段，每段64KB

實(shí)模式1M386：MMU增加分頁(yè)選擇，線形—物理地址轉(zhuǎn)換， 4GB物理、64TB虛擬 控制寄存器CR0：PE位，實(shí)模式—保護(hù)模式轉(zhuǎn)換Pentium：64GB物理空間、64TB虛擬

5、IA處理器的

寄存器組織

寄存器字長(zhǎng)和功能的擴(kuò)充支持性能提高字長(zhǎng)增加到32位系統(tǒng)寄存器調(diào)試寄存器1、IA處理器的寄存器組織1）基本結(jié)構(gòu)寄存器通用REG AX~DX—

EAX~EDX SP、BP、SI、DI—

ESP、EBP、ESI、EDI

段REG CS、SS、DS、ES、FS、GS(段描述符的索引)指令指針REGIP—

EIP標(biāo)志REG Flags——

EFlags*2）系統(tǒng)級(jí)寄存器控制REG CR0~CR3*，CR4控制處理器系統(tǒng)級(jí)操作系統(tǒng)地址REG GDTR存放全局描述符表的基地址和限長(zhǎng)

IDTR存放中斷描述符表的基地址和限長(zhǎng)

LDTR選擇符（LDT描述符的索引) TR

選擇符（當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)段描述符的索引）3）調(diào)試與測(cè)試寄存器調(diào)試REG DR0~DR7用于系統(tǒng)調(diào)試

測(cè)試REG TR6~TR7，TR3~TR5用于CPU內(nèi)部cache測(cè)試2.2IA微處理器的