第2章(2)微机接口技术

2010-3-10医药信息工程学院何永玲第2章16位和32位微处理器8086的编程结构（重点）18086的引脚信号和工作模式28086的操作和时序（重点）38086的存储器编址和I/O编址4Pentium处理器5本章小结2010-3-10医药信息工程学院何永玲32位微处理器Pentium的先进技术1.先进的体系结构2．CISC和RISC相结合的技术3.超标量流水线技术4.先进的分支预测技术2010-3-10医药信息工程学院何永玲指令流水线的组成总线接口部件指令预取部件指令译码部件执行部件2010-3-10医药信息工程学院何永玲流水线的原理与运行P43图2.192010-3-10医药信息工程学院何永玲U、V流水线配对原则（1）都是risc指令（2）互相没有寄存器关联Pentium超标量流水线的运行2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的三种工作方式实地址方式保护方式虚拟8086方式2010-3-10医药信息工程学院何永玲实地址方式的特点①寻址机构、存储器管理、中断处理机构均和8086一样。②操作数默认长度为16位。③存储器容量最大为1MB，采用分段方式，每段大小固定为64KB。④存储器中保留两个固定区域FFFF0H～FFFFFH，00000～003FFH。2010-3-10医药信息工程学院何永玲保护方式的特点①存储器用逻辑地址空间、线性地址空间和物理地址空间三种方式来描述。②映像机制使逻辑地址空间大大超过实际的内存空间。③既能进行16位运算，也能进行32位运算。2010-3-10医药信息工程学院何永玲虚拟8086方式特点①可以执行8086的应用程序。②段寄存器的用法和实地址方式时一样，即段寄存器内容左移4位加上偏移量为线性地址。③存储器寻址空间为1MB，在分段基础上又分页，每页4KB。2010-3-10医药信息工程学院何永玲实地址方式和虚拟8086方式区别：①多任务问题②寻址空间问题。③内存管理问题2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的原理结构总线接口部件、U流水线和V流水线数据Cache、指令Cache指令预取部件、指令译码器控制ROM分支目标缓冲器BTB控制部件浮点处理部件FPU分段部件和分页部件寄存器组2010-3-10医药信息工程学院何永玲总线接口部件功能①地址驱动和传输②数据驱动③数据总线宽度控制④数据缓冲⑤总线操作的控制功能⑥奇/偶校验告示功能⑦Cache操作控制2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要部件和原理结构2010-3-10医药信息工程学院何永玲2.6Pentium的寄存器和相关机制2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的寄存器组包括①基本寄存器组②系统寄存器组③浮点寄存器组2010-3-10医药信息工程学院何永玲基本寄存器组通用寄存器指令指针寄存器和标志寄存器2010-3-10医药信息工程学院何永玲标志寄存器2010-3-10医药信息工程学院何永玲段寄存器和描述符以及保护方式的寻址机制2010-3-10医药信息工程学院何永玲三种描述符表全局描述符表GDT局部描述符表LDT中断描述符表IDT2010-3-10医药信息工程学院何永玲图2.26保护方式下段地址的产生2010-3-10医药信息工程学院何永玲段选择子包含3个部分的内容l描述符表指示标志TIl描述符索引DIl请求特权级RPL2010-3-10医药信息工程学院何永玲保护方式下段地址的产生2010-3-10医药信息工程学院何永玲系统地址寄存器包括GDTRIDTRTRLDTR2010-3-10医药信息工程学院何永玲图2.274个系统地址寄存器的结构2010-3-10医药信息工程学院何永玲控制寄存器2010-3-10医药信息工程学院何永玲调试寄存器2010-3-10医药信息工程学院何永玲状态寄存器2010-3-10医药信息工程学院何永玲控制字寄存器2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号1.地址线及控制信号lA31～A3地址线lAP地址的偶校验码位lADS#地址状态输出信号lA20M#A20以上的地址线屏蔽信号lAPCHK#地址校验出错信号2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号2.数据线及控制信号lD63～D0数据线lBE7#～BE0#字节允许信号lDP7～DP0奇/偶校验信号lPCHK#读校验出错lPEN#奇/偶校验允许信号2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号3.总线周期控制信号lD/C#数据/控制信号lM/IO#存储器和I/O访问信号lW/R#读/写信号lLOCK#总线封锁信号lBRDY#突发就绪信号lNA#下一个地址有效信号lSCYC分割周期信号2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号4.Cache控制信号lCACHE#Cache控制信号lEADS#外部地址有效信号lKEN#Cache允许信号lFLUSH#Cache擦除信号lAHOLD地址保持/请求信号lPCDCache禁止信号lPWT片外Cache的控制信号lWB/WT#片内Cache回写/通写选择信号lHIT#和HITM#Cache命中信号和命中Cache的状态信号lINV无效请求信号2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号5.系统控制信号INTRNMIRESETCLKINIT2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号6．总线仲裁信号HOLDHLDABREQBOFF＃2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号7.检测与处理信号lBUSCHK#lFERR#lIGNNE#lFRCMC#lIERR#2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号8.系统管理模式信号SMI#SMIACT#2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号9．测试信号lTCKlTDIlTDOlTMSlTRST#2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的主要信号10．跟踪和检查信号lBP3～BP0lPM1～PM0lBT3～BT0lIU和IVlIBTlR/S#lPRDY2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的几种总线状态T1状态T2状态T12状态T2P状态TD状态Ti状态2010-3-10医药信息工程学院何永玲总线状态之间的转换2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的总线周期1)非流水线式读/写周期2)流水线式读/写周期3)突发式读/写周期2010-3-10医药信息工程学院何永玲非流水线式读/写周期2010-3-10医药信息工程学院何永玲流水线式读/写周期2010-3-10医药信息工程学院何永玲突发式读/写周期2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的中断机制仍为两大类–硬件中断–软件中断2010-3-10医药信息工程学院何永玲异常和中断异常分为三类故障陷阱异常终止2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的保留中断中断类型号含义中断类型号含义0123456789除数为0中断单步中断非屏蔽中断断点中断溢出中断BOUND指令故障中断无效操作码中断浮点部件不可用中断双故障中断保留1011121314151617..3132～255无效任务状态段中断段不存在中断堆栈异常中断一般保护中断页故障中断保留浮点错误中断对准检查中断保留可屏蔽中断2010-3-10医药信息工程学院何永玲中断描述符的通用格式2010-3-10医药信息工程学院何永玲中断向量和中断描述符2010-3-10医药信息工程学院何永玲Pentium的段页两级保护机制存储器的段级保护存储器的页级保护2010-3-10医药信息工程学院何永玲存储器的段级保护（1）段类型提供读/写保护（2）界限和粒度提供范围保护（3）特权级对操作系统和驱动程序提供保护2010-3-10医药信息工程学院何永玲存储器的页级保护(1)页的特权级提供页保护(2)标志R/W提供页面写保护2010-3-10医药信息工程学院何永玲Itanium微处理器的特点①可拥有三级Cache。Itanium②多个执行部件和多个通道。③数量众多的寄存器。④采用完全并行指令计算。⑤采用新机制的分支预测技术。