16位和32位微处理器 PPT课件

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《计算机硬件技术基础(第三版)》第3章 32位微处理器

《计算机硬件技术基础(第三版)》第3章 32位微处理器
计算机硬件技术基础
(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。

精品课件-- Intel系列微处理器

精品课件-- Intel系列微处理器
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2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
由于EU和BIU两个独立的功能部件可以并行工作,改变了以前8位微处理 器执行程序时的串行工作方式,使得取指令操作码和分析、执行操作重叠进 行,从而形成了两级指令流水线结构,提高了微处理器的运行速度。如图。
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(2)存储器的分段模式 8086/8088引入了“分段”的概念。即把1MB的物理存储空间分成若干个逻
图2-5 80486的流水线工作示意图
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2.内部寄存器组 80486的寄存器按功能可分为四类:基本寄存器、系统级寄存器、调
试和测试寄存器、浮点寄存器。 (1)基本寄存器
图2-6 基本寄存器
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(2)系统级寄存器 系统级寄存器包括4个控制寄存器和4个系统地址寄存器。
1)控制寄存器 80486有4个32位的控制寄存器(CR0、CR1、CR2和CR3),它们的作用是保存全局
物理地址=段基址×l6+段内偏移地址
BIU中的4个16位的段寄存器CS、SS、 DS和ES分别存放着4个当前段(代码段,堆 栈段,数据段,附加段)的段基址。
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2.1.2 80286微处理器 80286是继8086之后推出的一种增强型标准16位微处理器。与8086/8088
相比,它在结构上有很大改进,性能上有明显提高。主要表现在: (1) 内部由执行单元EU(Execution Unit)、总线单元BU(Bus Unit)、
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2.2.2 80486微处理器的内部结构 1.内部结构
图2-4 80486微处理器的内部结构示意图
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由图2-4可见,80486微处理器的内部结构主要由8个逻辑单元组成:总 线接口单元、指令预取单元、指令译码单元、指令执行单元、段管理单 元、页管理单元、高速缓冲存储器单元和浮点运算单元。

第2章__16位微处理器

第2章__16位微处理器
ALE:输出
地址锁存允许信号,表示地址/数据总线上传输的是地址 信号。
最小模式下的主要引线
RESET:输入
复位信号,保持4个以上时钟周期的高电平时将引起CPU进 入复位过程(IF清0,并从存储单元FFFF0H开始执行指令);
BHE/S7:输出
高8位数据总线允许。在读/写操作期间允许高8位数据总线 D16~D8有效(即读/写数据的高8位)。
二、8086CPU的引线及功能
引脚定义方法大致分为:
每个引脚只传送一种信息(如RD) 电平的高低代表不同的含义(如M/IO) 在不同模式下有不同的名称和定义(如WR/LOCK) 分时复用引脚(如AD15~AD0) 引脚的输入、输出分别传送不同的信息(如RQ/GT0)
最小模式下的主要引线
2.4 8086/8088存储器组织
8086可访问1MB的存储空间(为什么?)
哪个寄存器能够放得下20位的地址? 用分段的方法解决。
段是存储器中的一块区域
段起始于存储器内16字节整倍数的边界处。
段首地址的最低4位一定为0
用段和偏移的组合访问存储单元
每个段最大为64KB,最小为16B(为什么?) 所有存储单元的地址都由段地址加偏移地址组成 段地址被装入段寄存器中以供寻址使用 偏移地址用于在64KB存储器段内选择任一单元
DS:数据段寄存器
这两个段存放操作数
ES:附加段寄存器
SS:堆栈段寄存器:指示堆栈区域的位置
CS
DS/ES
SS
代码段
数据段
堆栈段
三、控制寄存器
IP:指令指针寄存器
其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。
FLAGS:标志寄存器

微型计算机的硬件组成PPT课件

微型计算机的硬件组成PPT课件
▪ 1982年的80286芯片虽然是16位芯片,但是其内部已包含13.4万个晶体 管,时钟频率也达到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为 16位,地址总线为24位,可以使用16MB内存,可使用的工作方式包括 实模式和保护模式两种。
▪ 三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386,这是 一种全三十二位微处理器芯片,也是X86家族中第一款三十二位芯片, 其内部包含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,后逐步提高到 33MHz。8 0386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位, 可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式 以外,还增加了 一种虚拟86的工作方式,可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多 任务能力。1989年Intel公 司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。 它的内部数据总线为三十二位,与80386相同,外部数据总线为十六 位。 也就是说,80386SX的内部处理速度与80386接近,也支持真正的多任 务操作,而它又可以接受为80286开发 输入/输出接口芯片。80386SX 的性能优于80286,而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内 置协处理器,因此不能执行浮点运算指令,如果您需要进行浮点运算时, 必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。
2.1.1 CPU的发展
▪ CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了,这期间,按照其处理 信息的字长,CPU可以分为:四位微处 理器、八位微处理器、十六位
微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
➢ INTEL
▪ 1971年,早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004,这便是 第一个用于计算机的四位微处理器, 它包含2300个晶体管

S3C2410简介

S3C2410简介
— 可通过软件选择大小端 — 地址空间:每个Bank 128Mbytes (总共 1GB) —除 bank0 (16/32-bit) 外,所有的Bank都可以通过编程选择总线宽度= (8/16/32-bit) — 共 8 个banks
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
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CPU操作 (boot代码)
Steppingstone (4KB Buffer)

ARM体系架构解析ppt课件

ARM体系架构解析ppt课件
1)程序存储器与数据存储器分开.
2)提供了较大的存储器带宽,各自有自己的
总线。
3)适合于数字信号处理.
4)大多数DSP都是哈佛结构.
5)ARM9是哈佛结构
6)取指和取数在同一周期进行,提高速度,
改进哈佛体系结构分成三个存储区:程序、数据、
程序和数据共用。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
6)将结果回写到寄存器组(res)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
流水线技术

三级流水线技术
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
因此,把它称为流水线工作方式。
处理器按照一系列步骤来执行每一条指令。典
型的步骤为:
1)从存储器读取指令(fetch)
2)译码以鉴别它是哪一类指令(dec)
3)从寄存器组取得所需的操作数(reg)
4)将操作数进行组合以得到结果或存储器地址(exe)
5)如果需要,则访问存储器存取数据(mem)
冯·诺依曼体系的特点
1)数据与指令都存储在同一存储区中,取指
令与取数据利用同一数据总线。
❖ 2)被早期大多数计算机所采用
❖ 3)ARM7——冯诺依曼体系

结构简单,但速度较慢。取指不能同时取数据
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用

微机原理及应用(第五版)PPT课件

微机原理及应用(第五版)PPT课件
压缩BCD码占80位,即10个字节.能存储20位 BCD数,但在80387中只用了18位BCD数.余下 1个字节的最高位为符号位.其余7位不用.
7位不用
最高位是符号位
2021
微机原理及应26用
1.2.3 实型数
任何一个二进制数可以表示成: N=+Y×2J 称为浮点表示法
80387规定: 指数采用移码表示。短型实数阶码占8位;长型实数
• 80386对字符串的操作有:移动;传送; 比较;查找等.
• 分类:字节串;字串;双字串.
2021
微机原理及应22用
1.1.5 位及位串
• 80x86CPU都支持位操作.80386/80486有位串操 作.位串最长是232个位.
• 位偏移量:一个位在位串中的地址.由字节地址 和位余数组成.
设位串是从m地址开始存储的,位偏移量分别为23 和-18的位在什么地方?

11110010B
左移一位 11100100B
右移一位 11111001B
[-14]补 [-28]补 [-7]补
2021
微机原理及应19用
3).反码表示的负数
左移和右移空位全补1.

11110001B
左移一位 11100011B
右移一位 11111000B
7.有关0的问题
[-14]补 [-28]补 [-7]补
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位,最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数

微机原理和接口技术-1-1绪论-微机发展史zq-PPT课件

微机原理和接口技术-1-1绪论-微机发展史zq-PPT课件

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2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
世界上第一台电子数字计算机-电子数字积分计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer), 由美国宾夕法尼亚大学于1946年研制成功并投入使用。
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
第三代电子计算机—— IBM S/360
S/360极强的通用性适用于各方面的用户,它具有 “360度”全方位的特点,并因此得名。 开发S/360被称为“世纪豪赌”,IBM为此投入了 50亿美元的研发费用,远远超过制造原子弹的“曼 哈顿计划”的20亿美元。
计 算 兼 容 性
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2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
第四代计算机
从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机, 它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的 进展,计算机开始分化成通用大型机、巨型机、中型 机、小型机和微型机、单片机。 微型计算机(Microcomputer)与其他机型计算机的 区别:其中央处理器(CPU)采用了大规模、超大规 模集成电路技术,而其他类型计算机的CPU由相当多 的分离元件电路或集成电路所组成。称微型计算机的 CPU为微处理器(MPU:Micro Processing Unit)。
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2015.9 Zuo
华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术 – 生物医学工程
Chapter1 绪论
1.2 微型计算机的发展概况
第一代(1971-1973年):4位和低档8位微处理器时代
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