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4.3 Intel 80 x86系列微处置器4.3.1 8086/8088 微处置器4.3.2 Intel 80286、80386、80486 微处置器4.3.3 Intel Pentium 系列微处置器4.4 从 CISC 到 RISC4.5 ARM系列微处置器简介Intel微处置器X86家族简介Intel4004:1971年推出,普通的微处置器,第一代微处置器芯片;Intel8008:1972年推出,8位的微处置器,与4004的指令系统不兼容;Intel8080:1974年推出,8位通用的微处置器,它的指令集包含了8008的指令集，从而获得了与8080指令集的兼容性;第二代微处理器Intel8086:1978年推出,16位通用的微处置器,第三代微处置器它有两个关键的构造概念使微处置器设计定型，且从8086开场执行;既存储器分段和指令译码表，Intel的X86家族也由此开场。4.3.2 Intel 80286、80386、80486 微处置器4.3.2 Intel 80286、80386、80486 微处置器系列机的出现，使得指令系统越来越庞大，包含的指令条数越来越多，尤其是实现一些复杂指令时，使机器运转效率下降，甚至呵斥硬件线路设计的难度加大，本钱上升，因此80386、80486控制器的设计组合逻辑控制为主，微程序控制为辅的方法，其中大部分简单指令的执行运用硬件线路完成而一些复杂指令的执行采用微码构造线路实现，用简单指令集合来实现复杂指令，所以80486中添加了微码ROM部件。组合逻辑控制系列产品4.3.3 Intel Pentium 系列微处置器Pentium微处置器内部采用32位构造，外部采用64位数据总线设置有两条指令流水线U和V部件，称为“超标量整数处置部件每条流水线采用5级整数流水，分别是取指、译码、取操作数、执行和回写。另外还设置了超流水线浮点处置部件FPU，浮点流水线由8级独立的流水线组成，分别为取指、初次译码、二次译码、取操作数、初次执行、二次执行、写浮点数和出错处置在“执行阶段又参与了浮点运算流水。超标量和超流水技术4.4 从CISC 到 RISC4.4.1 CISC 简介随着VLSI技术的开展，在计算机系统中，硬件本钱不断下降，软件本钱不断上升，使得人们热衷在指令系统中添加更多的指令和复杂指令，以顺应不同运用领域的要求，并思索尽量缩短指令系统与高级言语的语义差别，以便于高级言语程序的编译和降低软件本钱。1964年，IBM360系统的诞生标志着系列机的产生。为了做到系列机的程序向后兼容，新机器一定要承继旧机器指令系统中的全部指令，这使得同一系列计算机的指令系统越来越复杂。我们称这些计算机为“复杂指令系统计算机简称CISC(Complex Instruction Set Computer)。CISC缺陷：1、计算机的研制周期变长，硬件本钱添加；2、复杂指令延伸了执行周期，从而降低了机器速度；3、难于将基于CISC技术的微型机的全部硬件集成在一块芯片上；4、对于CISC机进展测试阐明：各种指令的运用频率相差悬殊，最常运用的是一些简单指令，仅占指令总数的20%，但在程序中出现的频率却占80%。4.4.2 RISC的由来1975年IBM公司开场研讨指令系统的合理性问题，IBM的John Cocke 提出精简指令系统的思想。1979年美国加州伯克利分校的RISC和RISC机、斯坦福大学的MIPS机的研制胜利，为精简指令系统计算机，简称RISCReduced Instruction Set Computer的诞生和开展奠定了根底。4.4.3 RISC 的设计思想和特点精简指令系统计算机的着眼点不是简单地放在简化指令系统上，而是经过简化指令是计算机的构造更加简单合理，从而提高机器的运算速度，其途径是减少指令的执行周期数，因此有人觉得把它称为RICCReduced Instruction Count Computer更适宜。1、运用大量的通用存放器组，每个存放器都可存放数据和地址；2、在Load/Store构造中，处置器只处置存放器中的数据，而不直接处置存储器中的数据；3、只需Load/Store指令能完成与存储器交换数据义务；4、简单的寻址方式；5、采用固定长度的指令格式，以简化指令译码6、大部分指令在一个机器周期内完成；7、采用流水线技术；8、以硬件线路控制逻辑为主，不用或少用微码控制；9、以简单有效的方式支持高级言语4.4.3 RISC 的设计思想和特点 RISC的特点4.5 ARM系列微处置器简介ARM的由来ARM是Advanced RISC Machines的缩写，它代表多重含义1985、4、28，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机诞生，由美国加州San Jose VLSI技术公司消费以后ARM微处置器被运用在Acorn计算机公司的台式机中。1990年，ARM Limited公司简称ARM公司在剑桥成立。ARM公司并不消费芯片，他是一个设计公司，主要出卖芯片设计技术的授权，机靠转让设计答应，由协作公司消费各具特征的芯片。世界各大半导体消费商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的运用领域，参与适当的外围电路，从而构本钱人的RAM微处置器芯片来进入市场。ARM微处置器系列目前ARM32位 RISC微处置器曾经在全世界范围内成为低功耗、低本钱、高性能的微处置器主流产品，特别是在嵌入式系统运用方面，基于ARM的微处置器的运用约占32位RISC微处置器75%以上的市场份额。ARM微处置器系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM11、SecwrCoreXscale和StrongARM(Intel公司研制)80868086与与80808080简介简介80868086是是19781978年年IntelIntel推出的推出的1616位微处置器芯片，外部数据线为位微处置器芯片，外部数据线为1616位位1979年Intel又推出8088，它是8086的8位版，与8086具有一样的内部构造，所不同的是8088对外只需8根数据线，按字节存取内存从汇编言语程序设计的角度看，8086与8088几乎没有什么区别微处置器微型机的CPU4.3.1 8086/8088 微处置器微处置器的根本功能 算数逻辑运算；执行指令，控制程序的运转；与存储器、外设交换数据；提供整个系统的定时控制；保管少量数据；呼应外部中断；微处置器的根本构成 算数逻辑运算部件ALU；累加器和通用存放器组；程序计数器、指令存放器、指令译码器；时序和控制部件8086/8088 CPU的构造特点流水线构造存放器组构造分段存储构造总线构造复杂指令集8086存放器组1AHALBHBLCHCLDHDLSP 堆栈指针BP 基址指针SI 源地址DI 目的地址通用存放器数据存放器指针存放器基址存放器“可见的AXBXCXDX16位IP 指令指针FLAG 标志存放器CS 代码段DS 数据段SS 堆栈段ES 附加段控制存放器段存放器16位“可见的8086存放器组2数据存放器AX、BX、CX、DX普通用途：保管操作数或运算结果。专门用途：AXBXCXDXAHALBHBLCHCLDHDLAXBXCXDX累加器：基址存放器：计数存放器：数据存放器：存储器地址指针串操作、循环操作的控制存放器存放被除数的高16位或余数；I/O端口地址它与ALU的一个输入端直接相连，进展I/O操作AL为8位累加器变址存放器SI、DI普通用途：保管操作数和运算结果。不可以拆成8位存放器运用。专门用途：作为存储器指针，存放存储单元的偏移地址。在字符串操作中，规定由SI给出原指针，由DI给出目的指针，所以称SI源变址；DI目的变址。这两个存放器有自动增量和减量的功能。指针、偏移地址按字节编址的存储器1设：DS=0004，偏移地址=31指示的存储单元：0007单元2设：DS=5678，偏移地址=32指示的存储单元：567B单元偏移地址偏移地址相对地址的概念相对地址的概念SI=0003SI=0003指针指针SI=0003指针存放器BP、SPBP基指针存放器：给出堆栈中数据区基址的偏移。SP堆栈指针存放器：正常情况下，SP只作为堆栈指针运用。指出堆栈栈顶地址的偏移。标志存放器OF DFIFTFSFZFAFPFCF15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0溢出标志方向标志中断允许跟踪标志符号标志零标志辅助进位奇偶标志进位标志形状标志运算结果标志算逻运算指令影响运算结果标志，反之亦然。形状标志反映了处置机任务形状，用专门的指令可以设置它。IBM-PC的存储器构造存储器单元的地址和内容0004=78H4号字节单元4号字单元4号双字单元0004=5678H0004=12345678H存储单元、物理地址、存储内容存储器单元地址的表示存储器单元内容的存放IBM-PC的存储器构造单元地址：最低字节地址“高高低低原那么存储器的分段管理1逻辑段的划分(16-64K个)地址线:20根内存容量:1M字节=220存放器长度：16 bit段A段B段C段D段E64K段内64K段起始地址XXXX0XXXX0XXXX0XXXX0XXXX0偏移用16位地址存放器访问 1M字节的物理空间8086/8088CPUa 8086引脚图b8088引脚图每个存储单元都有一个20位的物理地址存储器的分段管理2段地址段基地址：指每一段的起始地址。他必需是每一小段的首地址。段地址段基地址：指每一段的起始地址。他必需是每一小段的首地址。每一小段首地址IBMPC系列机的存储器地址物理地址和逻辑地址物理地址：由CPU地址线组成的地址。它是CPU访问存储器 运用的地址。例如：8086/8088CPU芯片20根地址线输出。逻辑地址：在程序设计中，程序员运用的地址。物理地址的构成物理地址产生表示图 段 值 0000偏 移物 理 地 址151500020+段值：20位段起始地址的高16位偏移：存储单元地址与所在段起始地址的差称为段内偏移物理地址=段地址16+偏移左移4位总线接口部件BIU逻辑地址的表示：段地址段地址 偏移偏移物理地址物理地址=段地址段地址16+偏移偏移例如：逻辑地址0AF00:1000H代码段：存放当前正在运转的程序。代码段：存放当前正在运转的程序。数据段：存放当前运转程序所用的数据。数据段：存放当前运转程序所用的数据。附加段：是附加的数据段，是一个辅助的数据区，附加段：是附加的数据段，是一个辅助的数据区，也是串操作指令的目的操作数存放区。也是串操作指令的目的操作数存放区。堆栈段：定义了堆栈所在区域。堆栈段：定义了堆栈所在区域。当前段：由当前段：由4 4个段存放器指向的那些段叫当前段个段存放器指向的那些段叫当前段逻辑段的分类和作用逻辑段的类型有4种，即：段存放器在8086系列机中，有4个专门存放段地址的存放器，称为段存放器。即：代码段CS、数据段DS、附加段ES、堆栈段SS存放器。4个逻辑段的段地址分别保管在4个段存放器中。程序员在编制程序时，应该按照上述规定把程序的各个部分放在规定的段区之内段存放器与指针存放器配对运用堆栈段附加段数据段代码段SSESDSCSS P或BPI P指针存放器或直接地址偏移指针存放器或直接地址偏移SI、DI或BXSI、DI或BX逻辑段映射到物理存储器在不同时辰被映射到物理内存逻辑段映射到物理内存的例子O.S2KB数据实方式和维护方式80X86系列中，除8086/8088只能在实方式下任务外，其他均可在实方式或维护方式下任务。实方式下用户可以访问的存储器容量与物理内存容量相等。在8086/8088系统中，堆栈是一段内存区域。称为栈底的一端地址较大，称为栈顶的一端地址较小。在程序设计中，堆栈是用堆栈段来定义的，堆栈段段地址存放在堆栈段存放器SS中。堆栈指针存放器SP一直指向栈顶。堆栈定义堆栈操作存储器存储器低地址0000高地址00FF0H堆 栈 例 子机器指令格式段存放器：SS、ES、DS、CS堆栈段附加段数据段代码段SSESDSCSS PI P指针存放器或直接地址偏移指针存放器或直接地址偏移指针存放器：SI、DI、BX、BP堆栈指针存放器：SP指令地址存放器：IP段存放器的援用
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