典型微处理器结构、方式和特点

1、典型微处理器结构、方式和特点 典型微处理器结构、方式和特点 本章主要教学内容 8086微处理器内部组成、寄存器结构 8086微处理器引脚特性和作用 8086微处理器存储器和I/O组织 8086时序及最小/最大工作方式 80X86和Pentium系列微处理器组成结构及特点2典型微处理器结构、方式和特点 本章教学目的及要求 通过学习，应掌握：典型微处理器的内部组成寄存器结构外部引脚特性和作用存储器和I/O组织时序和总线操作系统工作方式和特点第2章典型微处理器 3典型微处理器结构、方式和特点2-1 微处理器性能简介 2-1-1 典型微处理器的主要性能指标主频外频倍频内存总线速度扩展总线速度地址总线宽

2、度数据总线宽度高速缓存第2章典型微处理器 4典型微处理器结构、方式和特点 2-1-2 微处理器的基本功能（1）指令控制（2）操作控制（3）时间控制（4）数据加工 第2章典型微处理器 5典型微处理器结构、方式和特点 2-2 Intel 8086微处理器的内、外部结构特性 8086微处理器使用+5V电源，40条引脚双列直插式封装，时钟频率5MHz10MHz，基本指令执行时间。有16根数据线和20根地址线，可寻址内存地址空间1MB（220B）。 第2章典型微处理器 6典型微处理器结构、方式和特点2-2-1 Intel 8086微处理器内部组成结构 8086微处理器从功能上可以划分为两个逻辑单元：执行

3、部件EU（Execution Unit）总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）典型微处理器 第2章7典型微处理器结构、方式和特点典型微处理器结构、方式和特点执行部件（EU）功能：负责进行所有指令的解释和执行，同时管理下述有关的寄存器。组成：由8个通用寄存器、1个16位的算术逻辑单元（ALU）、1个16位的标志寄存器PSW、1个数据暂存寄存器和EU控制电路等组成。典型微处理器结构、方式和特点算术逻辑单元ALU 它是一个16位的运算器，可用于8位或16位二进制算术和逻辑运算（与、或、非），也可按指令的寻址方式计算寻址存储器所需的16位偏移量。数据暂存寄存器它协助ALU完成运算，

4、暂存参加运算的数据。典型微处理器结构、方式和特点EU控制电路 从总线接口的指令队列取出指令操作码，通过译码电路分析，发出相应的控制命令，控制ALU数据的流向。如果是运算操作，操作数经过暂存寄存器送入ALU，运算结果经过ALU数据总线送到相应的寄存器，同时标志寄存器PSW根据运算结果改变状态。标志寄存器PSW 8086 内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字PSW。一个16位的寄存器，用了9位。这9位可分成两类：一类为状态标志（6个），一类为控制标志（3个）。 典型微处理器结构、方式和特点功能：负责完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单

5、元或者I/O端口。组成：它由16位段寄存器（DS、CS、ES、SS）、16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码）、20位地址加法器（用来产生20位地址）和6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。总线接口部件（BIU）典型微处理器结构、方式和特点6字节指令队列缓冲器 8086的指令队列为6个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中，可以提高CPU的工作效率。20位地址加法器 地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16 位，因此需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就是2

6、0位的地址加法器。典型微处理器结构、方式和特点BIU与EU的动作协调原则：每当8086的指令队列中有两个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者IO端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者IO端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。典型微

7、处理器结构、方式和特点当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。8086可以在执行指令的同时，进行取指令代码的操作，也就是说BIU与EU是一种并行工作方式，改变了以往计算机取指令译码执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率，这种工作方式称为流水线作业。典型微处理器结构、方式和特点第2章典型微处理器 2-2-2 8086微处理器的寄存器结构 8086可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3类：通用

8、寄存器段寄存器指针和标志寄存器 16典型微处理器结构、方式和特点8086的通用寄存器8086的16位通用寄存器是：AXBXCXDXSIDIBPSP其中前4个数据寄存器都还可以分成高8位和低8位两个独立的寄存器对其中某8位的操作，并不影响另外对应8位的数据典型微处理器结构、方式和特点数据寄存器数据寄存器用来存放计算的结果和操作数，也可以存放地址每个寄存器又有它们各自的专用目的AX累加器，使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等；BX基址寄存器，常用做存放存储器地址；CX计数器，作为循环和串操作等指令中的隐含计数器；DX数据寄存器，常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址。典

9、型微处理器结构、方式和特点变址寄存器变址寄存器常用于存储器寻址时提供地址SI是源变址寄存器DI是目的变址寄存器典型微处理器结构、方式和特点指针寄存器指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据SP为堆栈指针寄存器，指示栈顶的偏移地址SP不能再用于其他目的，具有专用目的BP为基址指针寄存器，表示数据在堆栈段中的基地址SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆栈段中的存储单元地址典型微处理器结构、方式和特点堆栈（Stack）（补充的知识）堆栈是主存中一个特殊的区域它采用先进后出FILO（First In Last Out）或后进先出LIFO（Last In First Out）的原则进行存取操作，而不是

10、随机存取操作方式。堆栈通常由处理器自动维持。在8086中，由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄存器SP共同指示典型微处理器结构、方式和特点指令指针寄存器IP指令指针寄存器IP，指示代码段中指令的偏移地址它与代码段寄存器CS联用，确定下一条指令的物理地址计算机通过CS : IP寄存器来控制指令序列的执行流程IP寄存器是一个专用寄存器典型微处理器结构、方式和特点标志寄存器标志（Flag）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式8086处理器的各种标志形成了一个16位的标志寄存器FR（标志寄存器的内容称为程序状态字PSW）OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0 程序设计需

11、要利用标志的状态典型微处理器结构、方式和特点标志的分类状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它CF ZF SF PF OF AF控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式DF IF TF典型微处理器结构、方式和特点进位标志CF（Carry Flag）当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置1，即CF = 1；否则CF = 0。3AH + 7CH0B6H，没有进位：CF = 00AAH + 7CH（1）26H，有进位：CF = 1典型微处理器结构、方式和特点零标志ZF（Zero Flag）若运算结果为0，则ZF = 1；

12、否则ZF = 03AH + 7CH0B6H，结果不是零：ZF = 084H + 7CH（1）00H，结果是零：ZF = 1 注意：ZF为1表示的结果是0典型微处理器结构、方式和特点符号标志SF（Sign Flag）运算结果最高位为1，则SF = 1；否则SF = 03AH + 7CH0B6H，最高位D71：SF = 184H + 7CH（1）00H，最高位D70：SF = 0 有符号数据用最高有效位表示数据的符号，所以，最高有效位就是符号标志的状态。典型微处理器结构、方式和特点奇偶标志PF（Parity Flag）当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF = 1；否则PF = 03A

13、H + 7CH0B6H10110110B结果中有5个1，是奇数：PF = 0 PF标志仅反映最低8位中“1”的个数是偶或奇，即使是进行16位字操作典型微处理器结构、方式和特点溢出标志OF（Overflow Flag）若算术运算的结果有溢出，则OF1；否则 OF03AH + 7CH0B6H，产生溢出：OF = 10AAH + 7CH（1）26H，没有溢出：OF = 0典型微处理器结构、方式和特点溢出标志OF（Overflow Flag）问题什么是溢出？溢出和进位有什么区别？处理器怎么处理，程序员如何运用？如何判断是否溢出？典型微处理器结构、方式和特点什么是溢出处理器内部以补码表示有符号数8位表达

14、的整数范围是：12712816位表达的范围是：3276732768如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出有溢出，说明有符号数的运算结果不正确3AH7CH0B6H，就是58124182，已经超出128127范围，产生溢出，故OF1；另一方面，补码0B6H表达真值是-74，显然运算结果也不正确典型微处理器结构、方式和特点溢出和进位溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确；溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确。请看例子典型微处理器结构、方式和特点溢出和进位的对比例1：3AH + 7CH0B6H无符号数运算： 58

15、124182范围内，无进位，CF=0有符号数运算： 58124182范围外，有溢出，OF=1例2：0AAH + 7CH（1）26H无符号数运算：170124294范围外，有进位，CF=1有符号数运算：8612438范围内，无溢出，OF=0典型微处理器结构、方式和特点如何运用溢出和进位处理器对两个操作数进行运算时，按照无符号数求得结果，并相应设置进位标志CF；同时，根据是否超出有符号数的范围设置溢出标志OF。应该利用哪个标志，则由程序员来决定。也就是说，如果将参加运算的操作数认为是无符号数，就应该关心进位；认为是有符号数，则要注意是否溢出。典型微处理器结构、方式和特点3AH + 7CH0B6H，

16、D3有进位：AF = 1运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，AF = 1；否则AF = 0。 这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用户一般不必关心辅助进位标志AF （Auxiliary Carry Flag）典型微处理器结构、方式和特点方向标志DF（Direction Flag）用于串操作指令中，控制地址的变化方向：设置DF0，存储器地址自动增加；设置DF1，存储器地址自动减少。CLD指令复位方向标志：DF0STD指令置位方向标志：DF1典型微处理器结构、方式和特点中断允许标志IF（Interrupt-enable Flag）用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响

17、应：设置IF1，则允许中断；设置IF0，则禁止中断。CLI指令复位中断标志：IF0STI指令置位中断标志：IF1典型微处理器结构、方式和特点陷阱标志TF（Trap Flag）用于控制处理器进入单步操作方式：设置TF0，处理器正常工作；设置TF1，处理器单步执行指令。单步执行指令处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为1的内部中断这种内部中断称为单步中断所以TF也称为单步标志利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试典型微处理器结构、方式和特点段寄存器8086有4个16位段寄存器CS（代码段）指明代码段的起始地址SS（堆栈段）指明堆栈段的起始地址DS（数据段

18、）指明数据段的起始地址ES（附加段）指明附加段的起始地址每个段寄存器用来确定一个逻辑段的起始地址，每种逻辑段均有各自的用途典型微处理器结构、方式和特点代码段（Code Segment）代码段用来存放程序的指令序列代码段寄存器CS存放代码段的段地址指令指针寄存器IP指示下条指令的偏移地址处理器利用CS:IP取得下一条要执行的指令典型微处理器结构、方式和特点堆栈段（Stack Segment）堆栈段确定堆栈所在的主存区域堆栈段寄存器SS存放堆栈段的段地址堆栈指针寄存器SP指示堆栈栈顶的偏移地址处理器利用SS:SP操作堆栈栈顶的数据典型微处理器结构、方式和特点数据段（Data Segment）数据段

19、存放运行程序所用的数据数据段寄存器DS存放数据段的段地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移地址处理器利用DS:EA存取数据段中的数据典型微处理器结构、方式和特点附加段（Extra Segment）附加段是附加的数据段，也用于数据的保存：附加段寄存器ES存放附加段的段地址各种主存寻址方式（有效地址EA）得到存储器中操作数的偏移地址处理器利用ES:EA存取附加段中的数据串操作指令将附加段作为其目的操作数的存放区域典型微处理器结构、方式和特点2-2-3 8086微处理器的外部引脚特性 8086CPU具有40个引脚，采用双列直插式的封装形式，如图2-6所示。 数据总线为16条，地

20、址总线为20条，其余为状态线、控制信号线、电源、地线等。地址/数据总线采用了分时复用方式，即一部分引脚具有双重功能，例如AD15AD0这16个引脚，有时传送数据信号，有时可输出地址信号。 第2章典型微处理器 44典型微处理器结构、方式和特点地址/数据线地址/状态线非屏蔽中断可屏蔽中断请求最小最大模式控制MN/MX=1,最小模式MN/MX=0,最大模式读信号总线保持请求信号总线保持响应信号写信号存储器/IO控制信号M/IO=1,选中存储器M/IO=0,选中IO接口数据发送/接收信号DT/R=1,发送DT/R=0,接收数据允许信号地址允许信号中断响应信号测试信号:执行WAIT指令，CPU处于空转等

21、待; TEST有效时,结束等待状态。准备好信号:表示内存或I/O设备准备好，可以进行数据传输。复位信号8086CPU引脚功能（24-31，括号内为最大模式引脚定义）典型微处理器结构、方式和特点2-3 存储器和I/O组织2-3-1 存储器组织 1. 存储器的内部结构及访问方法 8086有20根地址线，可寻址存储器空间1MB，地址范围为（00000HFFFFFH）。存储器内部按字节进行组织，两个相邻的字节被称为一个“字”。 分存储体形式， BHE和A0 组合决定访问形式第2章典型微处理器 46典型微处理器结构、方式和特点D0D7D8D1500000H00002H00004HFFFFEH00001H

22、00003H00004HFFFFFH分存储体，字节交叉编址典型微处理器结构、方式和特点总体的1MB物理地址空间00000H00001H0000FHFFFFFH典型微处理器结构、方式和特点物理地址示例将字符串“Goods！”的ASCII码依次存入01250H开始的字节单元中，画出它们存放的内存单元示意图。首先查ASCII表，p.18 表1-5G47Ho6FHd64Hs73H!-21H01250H存储器47H6FH6FH64H73H21H01255H典型微处理器结构、方式和特点 2. 存储器分段 8086系统采用20位地址线寻址1M字节存储空间。由于CPU内所有寄存器都只有16位，只能寻址64KB

23、（216字节）。因此，把整个存储空间分成若干逻辑段， 每个逻辑段容量最大64KB。 CPU允许各个逻辑段在整个存储空间中浮动，可紧密相连，也可相互重叠，还可分开一段距离，如图2-9所示。 第2章典型微处理器 50典型微处理器结构、方式和特点51典型微处理器结构、方式和特点 3. 存储器地址（1）段地址：描述要寻址的逻辑段在内存中的起始位置。（2）偏移地址：描述要寻址的内存单元距本段段首的偏移量。（3）逻辑地址：由段地址和偏移地址两部分组成。表示形式为“段地址：偏移地址”。（CS：IP）（4）物理地址：存储器实际地址，由CPU提供的20位地址码来表示，是惟一能代表存储空间每个字节单元的地址。 第

24、2章典型微处理器 52典型微处理器结构、方式和特点 逻辑地址到物理地址的转换由BIU中20位的地址加法器自动完成。 物理地址计算公式： 物理地址=段地址10H偏移地址，（ 10H相当于左移4位），例，CS=FFFF，IP=00011111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0001 得物理地址 FFFF1逻辑地址到物理地址的转换53典型微处理器结构、方式和特点物理地址如何形成015段内偏移地址段寄存器19300000段地址左移4位20位物理地址1904典型微处理器结构、方式和特点CPU复位时8086 CPU被复位后，PSW、DS、ES、SS和其他寄存器被清零

25、，指令队列也被清零，CS：IP=FFFFH：0000H，因此，8086 CPU复位后重新启动，执行的第一条指令所在存储单元的物理地址为FFFFH16+0000HFFFF0H。一般情况下，在从FFFF0H开始的单元中，存放一条无条件转移指令，以转移到系统程序实际开始处。典型微处理器结构、方式和特点4专用和保留的存储器单元Intel公司为保证与未来产品的兼容性，规定在存储区的最低地址区和最高地址区保留一些单元供CPU的某些特殊功能专用。(1) 最低区域 00000H-003FFH(1KB)，存放中断向量表；(2) B0000H-B0FFFH(4KB)，单色显示器的视频缓冲区，存放单色显示器当前屏幕

26、显示字符对应的ASCII及其属性；(3) B8000H-BBFFF(16KB)，彩色显示器的视频缓冲区，存放彩色显示器当前屏幕象素点对应的代码;(4) 最高区域 FFFF0H-FFFFF(共16B)，无条件转移指令，上电或复位时转到系统初始化程序，ROM范围内；第2章典型微处理器 56典型微处理器结构、方式和特点2-3-2 I/O端口组织端口：I/O接口电路中，供CPU直接存取访问的那些寄存器或某些特定电路。(相当于进出I/O接口电路的门口)端口地址：一个I/O接口总要包括数据，命令，状态和方式等端口，微机系统为每个端口分配一个地址，称为端口地址，各端口地址和存储单元地址一样，具有唯一性。同一

27、个I/O电路可以拥有多个端口地址。57典型微处理器结构、方式和特点2-3-2 I/O端口组织1. 统一编址：I/O端口地址置于1MB存储器空间中，看作存储器单元，每个端口占用一个存储单元的地址。 CPU访问存储器的指令和各种寻址方式都可用于寻址I/O端口。2. 独立编址：端口单独编址构成一个I/O空间，不占用存储器地址。CPU设置专门输入/输出指令（IN和OUT）和接口控制信号来访问I/O端口。端口地址空间独立，控制电路和地址译码电路较简单，输入/输出指令类别少，一般只进行传送操作。第2章典型微处理器 58典型微处理器结构、方式和特点2-4 8086总线周期和工作方式 8086CPU操作在时钟

28、CLK统一控制下进行，以便使取指令和传送数据能够协调地工作。 8086经外部总线对存储器或I/O端口进行一次信息输入或输出过程，称总线操作，执行该操作所需要时间称总线周期。一个总线周期包括T1、T2、T3、T4状态，4个时钟周期。不同总线操作需不同总线信号，这些信号变化进行时间顺序的描述称为“总线时序” 。第2章典型微处理器 59典型微处理器结构、方式和特点2-4-1 8284A时钟信号发生器 8284A是Intel公司专为8086设计的时钟信号发生器，能产生8086所需的系统时钟信号。 8284A除提供恒定的时钟信号外，还对外界输入的准备就绪信号RDY和复位信号进行同步操作。 第2章典型微处

29、理器 60典型微处理器结构、方式和特点 2-4-2 8086总线周期 8086CPU与存储器或外部设备通信通过20位分时多路复用地址/数据总线来实现。为取出指令或传输数据，CPU要执行一个总线周期。 时钟周期是CPU的基本时间计量单位，是指令执行时间的刻度，由主频决定。8086的主频为5MHz，1个时钟周期就是200ns（1/500万）。 1空闲状态TI(idle state)：既不传递数据，也不取指令；2等待状态TW（wait state）：等待CPU外部的设备就绪，由存储器或者外设通过READY信号告诉CPU必须等待。第2章典型微处理器 61典型微处理器结构、方式和特点CLK地址/数据总线

30、总线周期总线周期T1T2T3T4T4T3T2T1地址缓冲数据地址缓冲数据图2-12 典型的8086总线周期时序图当存储器或外部设备没有完成操作（Ready信号无效），T3之后自动插入Tw等待状态，直到Ready信号有效。典型微处理器结构、方式和特点存贮器读周期例：MOV AL,1000H ;M/IO=1T1状态：A19A0上是地址信息，出现ALE信号后，将地址锁存到地址锁存器（8282）。T2状态：地址信息消失，A19-A16从地址信息变为状态信息S6-S3。数据允许信号DEN在T2状态有效。T3状态：AD0AD15数据。T3状态前沿采样Ready信号。 RD信号有效（RD=0） TW状态：若

31、存储器式外设的工作速度较慢，不能满足基本时序要求，使用一个产生READY的电路，以使在T3状态之后，插入一个等待周期TW。T4状态：CPU采样数据，结束一个总线周期。典型微处理器结构、方式和特点CLKM/IOA19-16/S6-3BHE/S7 AD15AD0ALEREADYRDDT/RDENT1 T2 T3 TW T4 S7-3A19-16, BHED15-0A15-0T3前沿检测Ready信号典型微处理器结构、方式和特点存储器写周期时序例：MOV 1000H, AL ;M/IO=1T1状态：A19A0上是地址信息，出现ALE信号后，将地址锁存到地址锁存器（8282）。T2状态：地址信息消失，

32、A19-A16从地址信息变为状态信息S6-S3。T3状态：AD0 AD15数据。T3状态前沿采样Ready信号。 WR信号有效（WR=0）。TW状态：若存储器式外设的工作速度较慢，不能满足基本时序要求，使用一个产生READY的电路，以使在T3状态之后，插入一个等待周期TW。T4状态：CPU认为数据已写入存储器，结束一个总线周期。典型微处理器结构、方式和特点典型微处理器结构、方式和特点第2章2-4-3 8086的最小/最大工作方式1.最小工作模式（MN/ =1）：把8086CPU的33引脚接+5V时，系统处于最小工作模式。最小模式系统适用于单微处理器组成的小系统，系统中通常只有一个微处理器，所有

33、的总线控制信号都直接由8086CPU产生，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少。（例如地址锁存信号 ALE）典型微处理器 67典型微处理器结构、方式和特点最小工作模式8086直接产生以下信号（1）24脚，INTA(输出，低电平有效)，用于CPU对外设的中断请求作出相应。两个负脉冲，第一个通知外设，中断已相应，第二个外设把中断类型码放到数据中线上；（2）25脚地址锁存信号ALE（输出，高电平有效），T1期间锁存地址；（3）26脚，数据允许信号DEN(输出，三)，总线周期的后半段时间内有效，表示CPU准备好接收或发数据（4）27脚，数据发送/接收控制信号DT/R(输出，三)，只是数据传输方向典型微处

34、理器结构、方式和特点最小工作模式8086直接产生以下信号（5）28脚，存储器/输入输出信号M/IO(输出，三)，信号直接接到存储器或I/O芯片的片选端；（6）29脚，控制信号WR(输出，三)，表示CPU正在对存储器或I/O进行写操作，只在写周期的T2, T3,和Tw有效；（7）30脚，总线保持请求信号HOLD(输入，高电平有效)，其他总线主控设备请求并占用总线期间保持高电平，CPU在此期间让出总线使用权；（8）31脚，总线保持响应信号HLDA(输出)，CPU让出总线，收到HLDA信号的设备获得总线控制权，CPU使地址/数据总线和所有具有三态的控制线都处于高阻隔离状态，CPU处于保持响应状态。典

35、型微处理器结构、方式和特点2-4-3 8086的最小/最大工作方式2.最大工作模式（MN/ =0）：当把8086的33引脚接地时，系统处于最大工作模式。系统中存在两个或两个以上的微处理器，其中有一个主处理器8086，其他称为协处理器。8086不直接提供读写命令等控制信号。（由总线控制器8288代发信号)典型微处理器结构、方式和特点本章小结（1）8086内部组成部件（EU；BIU）及其功能；（2）标志寄存器的含义；（3）物理存储器安排，存储器分段，逻辑地址，物理地址的计算；（4）8086引脚定义；（5）8086基本时序。典型微处理器结构、方式和特点第2章2-5 32位微处理器简介2-5-1 80

36、386微处理器 1985年10月，Intel公司推出高性能32位微处理器80386，芯片内部集成万个晶体管，采用132引脚陶瓷网格阵列（PGA）封装，具有高可靠性和紧密性。典型微处理器 72典型微处理器结构、方式和特点第2章180386的主要特性（1）提供32位指令，支持8位、16位和32位数据类型。（2）提供32位外部总线接口，最大数据传输率32 Mbit/s。（3）具有片内集成存储器管理部件（MMU），支持虚拟存储和特权保护。（4）具有实地址、保护和虚拟8086共3种工作方式。（5）可直接寻址4GB物理存储空间，虚拟存储空间达64 TB。（6）配用80287、80387数值协处理器可支持高

37、速数值处理。（7）时钟频率12.5 MHz、16 MHz、20 MHz、25 MHz和33 MHz等。典型微处理器 73典型微处理器结构、方式和特点第2章 的内部结构 内部结构如图2-14所示。 由总线接口部件、指令预取部件、指令译码部件、控制部件、数据部件、保护测试部件、分段部件和分页部件等组成。 典型微处理器 74典型微处理器结构、方式和特点图2-14 80386CPU的内部结构框图 75典型微处理器结构、方式和特点第2章2-5-2 80486微处理器 1989年4月，Intel公司推出80486，采用1m CHMOS工艺，芯片内集成120万个晶体管，时钟频率25 MHz50 MHz。 8

38、0486在80386原有6个部件基础上又新增高性能浮点运算部件（FPU）和高速缓冲存储器（Cache）两个部件。 典型微处理器 76典型微处理器结构、方式和特点第2章典型微处理器 180486的主要特性（1）在CISC技术基础上，首次采用RISC技术，有效地减少指令时钟周期个数。（2）芯片上集成部件多。（3）高性能的设计。（4）完全的32位体系结构。（5）增加了多处理器指令，增强了多重处理系统。（6）具有机内自测试功能。77典型微处理器结构、方式和特点第2章的基本结构 80486微处理器的内部结构如图2-15所示，包括总线接口部件、高速缓存（Cache）部件、指令预取、指令译码部件、控制/保护

39、部件、整数部件、浮点运算部件、分段部件和分页部件9个功能部件。 80486将这些部件集成在一块芯片上，除减少主板空间外，还提高了CPU的执行速度。典型微处理器 78典型微处理器结构、方式和特点图2-15 80486CPU内部结构 79典型微处理器结构、方式和特点第2章2-5-3 Pentium系列微处理器 Pentium系列微处理器从Pentium、Pentium Pro、MMX Pentium到Pentium II、Pentium III、Pentium 4等，Intel公司通过改变CPU的工作频率、二级缓存的大小、产品制造工艺等来不断提高微处理器的性能，内部结构和功能也在不断地扩充。典型微

40、处理器 80典型微处理器结构、方式和特点第2章1. Pentium系列微型计算机的主要特点（1）高集成度。（2）时钟频率高。（3）数据总线带宽增加。（4）片内采用分立的指令Cache和数据Cache结构。（5）采用RISC型超标量结构。（6）高性能的浮点运算器。（7）双重分离式高速缓存。典型微处理器 81典型微处理器结构、方式和特点第2章（8）增强了错误检测与报告功能。（9）64位数据总线。（10）分支指令预测。（11）常用指令固化及微代码改进。（12）具有实地址方式、保护方式、虚拟8086方式及SMM系统管理方式。（13）软件向上兼容80386/80486。典型微处理器 82典型微处理器结构、方式和特点第2章2. Pentium微处理器的内部结构 Pentium微处理器主要部件包括总线