16位和32位微处理器
32位微处理器
32位微处理器(1)按Intel的定义，0～32个中断是CPU出错用的，称为异常。
32～255是给系统自己定义使用的。
在DOS中，系统使用被分成了两个部分，一个部分是硬件的IRQ，IRQ就是级连的中断控制器。
其他的则被分配给软件使用。
现在64位的CPU中，中断扩充成16位，则理论上可有64KB个中断。
80286芯片能在实模式和保护模式两种方式下工作。
在实模式下，80286与8086芯片一样，与操作系统DOS和绝大部分硬件系统兼容；在保护模式下，每个同时运行的程序都在分开的空间内独自运行。
286的保护模式还是有很多不兼容缺陷，到了386才算有真正的改革，操作系统才真正进一步发挥作用，从16位真正跨入32位程序。
2.3 32位微处理器1985年，真正的32位微处理器80386DX诞生，为32位软件的开发提供了广阔的舞台。
1989年，Intel推出80486芯片，把387的浮点运算器合于486之中，并且采用流水线技术，令CPU每个周期可以执行一条指令，速度上突破100 MHz，超过了RISC的CPU。
1992年，Intel 发布奔腾芯片，采用多流水线技术及并行执行的能力，从此，CPU可以每个周期执行多个指令。
1995年的奔腾Pro能力上再进了一步，产生动态执行技术，使CPU可以乱序执行。
我们知道，从80386开始到现在的P4的CPU，它们的体系结构一直都是相同的，增加的只是内部的实现方式，所以，这些体系结构对大多数程序员来说就是透明的。
2.3.1 寄存器组成80386寄存器的宽度大多是32位，可分为如下几组：通用寄存器、段寄存器、指令指针及标志寄存器、系统地址寄存器、调试寄存器、控制寄存器和测试寄存器。
应用程序主要使用前面三组寄存器，只有系统才会使用其他寄存器。
这些寄存器是8080、8086、80286寄存器的超集，所以，80386包含了先前处理器的全部16位寄存器。
80386的部分寄存器如图2.6所示。
《计算机硬件技术基础(第三版)》第3章 32位微处理器
（１）总线接口部件 总线接口部件与片内Cache外部总线接口实行的是逻辑接口连接。当访问 Cache出现没命中、或需更改系统存储器内容、或需向Cache写入某些信 息时，就要通过总线接口从外部存储器系统中取出一批数据。 （２）预取缓冲部件 预取缓冲部件 取指令是指从高速缓冲存储器Cache内或从内存储器中取出指令代码， 以备译码之用的操作。 （３）指令译码部件 指令译码部件 译码操作， 一是检查一条指令的格式， 二是确定它是哪种类型操作的指令，并给出这条指令所需的操作数。 （４）控制部件 控制部件 Pentium微处理器控制部件的作用是，负责解释来自指令译码部件的 指令字和控制ROM的微代码。控制部件的输出控制着整数流水线部件和 浮点部件。 （5）执行部件 执行部件 是微处理器用于执行指令所规定的具体操作的CPU的核心硬件部分。 这些非常具体的操作是指诸如数值运算、逻辑操作以及分支转移处理等。
为了支持在Pentium内采用的分支转移预测新技术，芯片内装备有两个 预取缓冲存储器，一个是以线性方式来预取代码，另一个则是根据分支转 移目标缓冲器（BTB）预取代码。这样就可以保证在执行之前将所需用的 指令从存储器预取出来。 由于Pentium采用了这项技术，可以在无延迟的情况下正确地预测各 种转移。另外，V流水线中的条件转移指令可以与一条比较类指令成对执 行，当然也可以与U流水线中的置标志指令配合执行。但Pentium作到了 与现有软件是完全兼容，所以不必修改现有软件。
计算机硬件技术基础
3．1 ．
CISC和RISC 和
1 复杂指令系统计算机 复杂指令系统计算机—CISC 每一种微处理器的CPU都有属于它自己的指令系统。 CPU正是通过执行一系列的特定的指令来实现应用程序 的某种功能。像Intel x86系列，为了增加新的功能， 就必须增加新的指令；另一方面，为了保持向上兼容， 又必须保留原有的指令。每条指令又有若干个不同的操 作字段，用来说明要操作的数据类型，以及存放的位置。 这就意味着一个较大的指令系统和复杂的寻址技术。以 这样的微处理器为平台的计算机系统就是“复杂指令系 统计算机”(CISC)。 CISC也有许多优点，如指令经编译后生成的指令程 序较小执行起来较快，节省硬件资源。像存取指令的次 数少，占用较少的存储器等。
ARM处理器的三大特点
ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。
1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定。
编辑本段ARM处理器的历史1978年12月5日，物理学家赫尔曼·豪泽（Hermann Hauser）和工程师Chris Curry，在英国剑桥创办了CPU公司（Cambridge Processing Unit），主要业务是为当地市场供应电子设备。
1979年，CPU公司改名为Acorn计算机公司。
起初，Acorn公司打算使用摩托罗拉公司的16位芯片，但是发现这种芯片太慢也太贵。
"一台售价500英镑的机器，不可能使用价格100英镑的CPU！"他们转而向Intel公司索要80286芯片的设计资料，但是遭到拒绝，于是被迫自行研发。
1985年，Roger Wilson和Steve Furber设计了他们自己的第一代32位、6M Hz的处理器，Roger Wilson和Steve Furber[1]用它做出了一台RISC指令集的计算机，简称ARM（Acorn RISC Machine）。
这就是ARM这个名字的由来。
RISC的全称是"精简指令集计算机"（reduced instruction set computer），它支持的指令比较简单，所以功耗小、价格便宜，特别合适移动设备。
早期使用ARM芯片的典型设备，就是苹果公司的牛顿PDA。
20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。
1990年11月27日，Acorn公司正式改组为ARM计算机公司。
苹果公司出资150万英镑，芯片厂商VLSI出资25万英镑，Acorn本身则以150万英镑的知识产权和12名工程师入股。
S3C2410简介
前6个Bank用于控制 ROM, SRAM, etc. 最后2个Bank用于控制 ROM, SRAM, SDRAM, etc . — 7个Bank固定起始地址； — 最后一个Bank可调整起始地址； — 最后两个Bank大小可编程； —所有Bank存储周期可编程控制。
存储器控制是通过相关的寄存器来实施的。 寄存器分为控制寄存器和状态寄存器。可以给控制寄 存器赋值以得到所需要的状态,而状态寄存器会根据情况自 行产生变化。不要试图控制状态寄存器。 存储器控制器是由若干寄存器组成。了解这些寄存器 ，就可以阅读或编写Bootloader程序了。
精选版课件ppt112.7.3 存储器控制器(续1)
S3C4120X具有三种启动方式，可通过OM [1:0]管脚 (OM0为管脚U14, OM1为管脚U15)进行选择。
OM [1:0] = 00 OM [1:0] = 01 OM [1:0] = 10 OM [1:0] = 11
从Nand Flash 启动； 从16位宽的ROM启动； 从32位宽的ROM启动； TEST模式。
S3C2410A具备一个内部SRAM缓冲器--“Steppingstone”。
当系统启动时，NAND flash存储器的前面4KByte字节将被自 动载入到Steppingstone中，然后系统自动执行这些载入的引 导代码。
精选版课件ppt
17
CPU操作 (boot代码)
Steppingstone (4KB Buffer)
新编16_32位微型计算机原理及应用(李继灿主编)课件第2章
2. I/O空间: 486利用低16位地址线访问I/O端口，所 以I/O端口最多有216=64K，I/O地址空间为 0000H～FFFFH。 注意：I/O地址空间不分段 I/O地址空间与存储空间不重叠 CPU有一条控制线M/IO，在硬件设计上用 M/IO=1，参与存储器寻址，用M/IO=0参与 I/O寻址。 从PC/XT～Pentium，基于Intel微处理器的 系统机，实际上只使用低10位地址线，寻址 210=1024个I/O端口。
指 代码流 预取 令 译 指令 码 24位 2*16 总线 器
数据总线 线性地址总线 32 32
A2~A31 BE0~BE3 系统 地址总线
D0~D31 系统 数据总线
控制 总线
控制ROM 控制部分
系统 控制总线
指令队列
译码部分 指令预取部分
总线接口部分
一. 7个功能块： 1.总线接口单元： 产生三总线信号，进行存储器和I/O端口 的访问。
地址（32位） A2~A31、BE0~BE3 地址驱动器 系统地址总线
数据（32位） 写缓冲器 4*80 D0~D31 数据（32位） 数据总线收发器 系统数据总线 控制总线 系统控制总线
2.高速缓冲存储器(CPU内部的Cache)： 存放从存储器中取出的最近要执行的指 令和数据，这样CPU就只需从Cache中取指令， 不必经常访问存储器了。
指 运算部分 微指令 令 代码流 控制部分 指令 译 24位 码 总线 器
指 令 预 取 队 列
5.控制器： 控制器采用微程序设计，根据指令译码 器送来的信息产生微指令，对运算器、存储 器管理部分……发出控制信号。 存储管 指 控制与保护 理部分 令 微指令 部件 译 运算部分 码 控制ROM 器 控制器
微机原理16位32位CPU(8086)
中 断 允 许
半 进 借 位 标 志
奇 偶 标 志
进 借 位 标 志
1-有进、借位 0-无进、借位
1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位
④标志寄存器
根据功能，标志可以分为两类：状态标志和控制标志
状态标志：表示前面的操作执行后，ALU所处的状态，这种状态像某 种先决条件一样影响后面的操作。 控制标志：表示对某一种特定的功能起控制作用。指令系统中有专门 的指令用于控制标志的设置和清除。 状态标志有6个，即SF、ZF、AF、PF、CF和OF ①符号标志SF（Sign Flag） 和运算结果的最高位相同。表示前面运
若TF=0 正常执行程序
返回
④标志寄存器
举例:
+ 0101 0100 0011 1001 0100 0111 0110 1010
3.8086的总线周期的概念
为了取得指令或传送数据，就需要CPU的总线接口部件执行一个 总线周期。 总线周期（机器周期）：CPU通过总线与存储器或I/O接口进行一 次数据传输所需的时间。 在8086/8088中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成，将4
80386
80486 Pentium Pentium IV
32
32 32 32
27.5万
120万 310万 4200万
12.5M，后提高到 20M，25M，33M
25MHz逐步提高到 33MHz、50MHz 60MHZ和66MHZ， 后提高到200MHZ 2.4G
0.1us
2.1 16位微处理器8086
式下各位引脚功能，如出现功能不同的引脚再具体讲解 。
DIP双列直插式封装
QFP塑料方型扁平式封装
Pentium4 3.2GHz LGA775 栅格阵列封装
16、32位微机原理、汇编语言和接口技术教程课后习题答案解析
《16/32 位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1 章微型计算机系统概述〔习题1.2 〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、芯片、嵌入式系统？〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。
单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。
芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。
〔习题1.5 〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
〔解答〕：也称处理器，是微机的核心。
它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。
存储器：存储器是存放程序和数据的部件。
外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（）设备和输出（）设备，也称设备。
设备通过接口与主机连接。
总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。
习题1.6 〕什么是总线？微机总线通常有哪3 组信号？各组信号的作用是什么？〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。
3 组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或端口的地址信息。
（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。
（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。
习题1.7 〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）（4）中断（5）总线解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
（2）指令的处理过程，即指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。
16／32位微机原理、汇编语言及接口技术__钱晓捷_第2版_课后习题答案45926
第一章1.1 解：五代，详细见书1.2 解：微型计算机：以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件――控制器和运算器的微处理器为核心，所构造出的计算机系统。
PC机：PC（Person al Computer ）机就是面向个人单独使用的一类微机。
单片机：用于控制的微处理器芯片，内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，如：ROM RAM定时器、并行接口、串行接口，有的芯片还集成了A/D、D/A转换电路等。
数字信号处理器DSP主要面向大流量数字信号的实时处理，在宿主系统中充当数据处理中心，在网络通信、多媒体应用等领域正得到越来越多的应用1.3 解：微机主要有存储器、I/O设备和I/O接口、CPU系统总线、操作系统和应用软件组成，各部分功能如下：CPU统一协调和控制系统中的各个部件系统总线：传送信息存储器：存放程序和数据I/O设备：实现微机的输入输出功能I/O接口：I/O设备与CPU的桥梁操作系统：管理系统所有的软硬件资源1.4 解：系统总线：传递信息的一组公用导线，CPU通过它们与存储器和I/O设备进行信息交换。
好处：组态灵活、扩展方便三组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。
其使用特点是：在某一时刻，只能由一个总线主控设备来控制系统总线，只能有一个发送者向总线发送信号；但可以有多个设备从总线上同时获得信号。
1.5 解：（1）用于数值计算、数据处理及信息管理方向。
采用通用微机，要求有较快的工作速度、较高的运算精度、较大的内存容量和较完备的输入输出设备，为用户提供方便友好的操作界面和简便快捷的维护、扩充手段。
（2）用于过程控制及嵌人应用方向。
采用控制类微机，要求能抵抗各种干扰、适应现场的恶劣环境、确保长时间稳定地工作，要求其实时性要好、强调其体积要小、便携式应用强调其省电。
1.6 解:1.7 解：I/O 通道：位于CPU和设备控制器之间，其目的是承担一些原来由CPU处理的I/O任务，从而把CPU从繁杂的I/O任务中解脱出来。