2第二章 微处理器结构及微机工作原理

CPU
MMU
BIU
2、80486微处理器体系结构特点
1）80486CPU在1989年推出，集成120万晶体管，168引脚。 2）数据线32条，地址线32条。最高工作频率133MHz。 3）采用突发总线（Burst Bus）同内存进行高速数据交换。 4）片内带有高速缓存（Cache），为8KB的数据指令统一缓存。 5）带有浮点运算功能。 6）指令执行单元采用RISC技术和流水线技术，大部分基 本指令执行时间为1个时钟周期。 7）芯片内有存储管理部件（分段部件和分页部件）。 8）与80386一样有三种工作方式，并提供4级保护机制。 9）软件向下兼容。
80286微处理器
80286是Intel公司于1982年推出的，它是更加 先进的16位处理器，内部操作和寄存器均是16位 的。 1、芯片内集成了13.5万个晶体管，68只引脚， 具有独立的16条数据线和24条地址线 （16MB），内部时钟频率为8MHZ到10MHZ。 2、增加了存储器管理和虚地址保护机构，对存 储器采用分段管理，每段最大64KB，并支持 虚拟存储器。
第二章 微处理器结构及微机工作原理
本章重点： 微机的组成 微机的工作原理 8086/8088、80286、80386、80486、 Pentium微处理器结构

Intel系列微处理器

微处理器基本结构
指 令 寄 存 指 令 译 码 时序 和 控制 逻辑 地址 寄存器组 地址 总线 控制 数据 总线 控制
4、1986年后Intel推出了多种型号的80386： 80386SX，外部数据总线只有16位 80386DX，标准80386 80386SL，低功耗、节能芯片 80386DL，低功耗、节能型的80386DX 80386EX，基于80386SX，但地址总线是 26位，且低功耗、节能型。
80386的基本结构
80286的基本结构
80386微处理器
1、1985年10月Intel公司推出了80386，集 成了32万个晶体管，片内集成了存储管 理部件和保护机构，内部操作和寄存器 都是32位的。 2、芯片有132只引脚，数据线、地址线各 32条 3、80386存储管理部件可进行段页式存储 管理，支持虚拟存储器。
1、80386的功能结构 80386由中央处理部件CPU、存储管理部件 MMU和总线接口部件BIU组成。 ⑴ 中央处理部件由指令部件和执行部件组成， 包括预取、译码、执行三个部件。 ⑵ MMU分为分段部件和分页部件。分段部件 对逻辑地址空间进行管理，分页部件对物理地 址空间进行管理。 ⑶ BIU负责与存储器、I/O端口传送数据。 80386的预取、译码、执行、分段、分页、总 线接口这6个部件可以并行操作，从而加快指 令执行速度。
CPU—MEMORY连接逻辑图
2、存储器构成原理

存储器接口特 性——信号 线——作用和 时序——信号 线和总线的连 接时序
CPU
CACHE
主存（内存）
辅存（外存）

金字塔结构：
控制总线
通用 寄存器组
地址总线 数据总线
内部数据总线
பைடு நூலகம்
暂存器
累加器
标志寄存器
ALU
8088/8086的功能结构

8088的内部结构从功能上分成两个单元
1. 总线接口单元BIU 管理8088与系统总线的接口 负责CPU对存储器和外设进行访问 2. 执行单元EU 负责指令的译码、执行和数据的运算

两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以 并行执行，实现指令预取（指令读取和执行的流水线 操作）

2、保留的地址空间 地址0000，0000H~0000，03FFH是中断 向量区，每一中断向量占用4个字节。 地址FFFF，FFF0H~FFFF，FFFFH为系统 初始化区。


存储空间：在保护方式下，80486可为每一 个任务提供232字节的物理空间，并允许程序 在246字节的物理空间内运行。
4、80486的内部结构
80486基本寄存器组

1、基本结构寄存器
80486微处理器的地址空间


1、存储地址空间
虚拟空间：应用程序员编写程序的空间，其相应的地址称 作虚拟地址或逻辑地址。246字节 物理空间：计算机中主存储器的实际空间，相应的地址称 作物理地址或主存地址。 232字节 80486微处理器通过分段部件把虚拟空间变换为32位的线 性空间，如果分段不见未被选用，线性地址就是物理地址。
不 可 访 问 0000FFFFH
4GB 64KB
00000000H
00000000H
可访问
物理存储空间
物理I/O空间
80486的工作模式介绍
实地址模式：80486具有与8086同样的基 本体系结构 1、存储空间及实地址模式下的编址。 220 在实地址方式下分页功能是不允许的，线 性地址就是物理地址。 物理地址的形成：段寄存器内容左移4位加 上有效地址，因此在实地址模式下，所有 的段总是起始于16 字节的边界。
线性地址 分页部件 ３２位


虚拟地址
分段部件
物理地址
３２位
存储器
地址变换
80486微处理器 的I/O空间由216
（64K）个地址组 成。它与存储地址 不重叠，这是因为 80486微处理器芯 片的M/IO引脚把 它们从逻辑上给 区分开来了

２、输入／输出地址空间
FFFFFFFFH
80486微处理器有两个独立的物理空间，一个是存储空间， 另外一个是I/O空间。