80X86微处理器及其体系结构

1、80X86微处理器及其体系结构1 第第2章章 80X86微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构 本章主要教学内容本章主要教学内容 v 8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 v 8086微处理器的外部引脚特性 v 8086微处理器的存储器和I/O组织 v 8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式 v 80286、80386、80486等高档微处理器 教学目的：教学目的：使学生掌握80X86微处理器的基本使用 教学重点：教学重点：8086微处理器的组成及其寄存器结构； 8086 微处理器的存储器和I/O组织 教学难点：教学难点：8086微处理器的存储器和I/O组织 80X86

2、微处理器及其体系结构2 2.1 8086微处理器的内部结构微处理器的内部结构 微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处理器”，又 称 “中央处理器（CPU）”，其职能是执行算术/逻辑运算，并 负责 控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。 2.1.1 基本性能指标基本性能指标 v 16位微处理器； v 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万 只晶体管； v 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； v 时钟频率为5MHz10MHz，基本指令执行时间为.3ms0.6ms v 16根数据线和20根地址线，可

3、寻址的地址空间达1MB v 8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处 理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处 理能力。 80X86微处理器及其体系结构3 2.1.2 8086微处理器内部结构组成微处理器内部结构组成 总线控制逻辑 8086 总线 执行部件 EU总线接口部件 BIU 状态标志寄存器 AH BL CL DL BH CH DH AX BX CX DX SP BP SI DI ALU 数据总线（16 位） 暂存器 ALU 控制电路 1 2 3 4 5 6 CS DS SS ES 内部通信 寄存器 IP 地址加法器 指令队列 AL 图2-1 8086CPU

4、内部结构框图 80X86微处理器及其体系结构4 1执行部件执行部件EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8 个16位的通用寄存器，一个16位的状态标志寄存器，一个数 据暂存寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码 器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或 执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器 或I/O接口进行读/写操作。 2总线接口部件总线接口部件BIU 总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代 码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加 段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP

5、，一个6字节指令 队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与 存储器或I/O设备之间的数据传送。 80X86微处理器及其体系结构5 等待取指1 执行1等待取指2 执行2等待取指3 执行3MPU 总线 忙闲忙闲忙闲 传统微处理器的指令执行过程 取指1取指2取指3取指4取指5取指6 EU 总线 执行1执行2执行3执行4执行5执行6 忙忙忙忙忙忙 BIU 8086CPU的指令执行过程 80X86微处理器及其体系结构6 2.1.3 8086CPU的寄存器结构的寄存器结构 8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用 途可分为3类：通用

6、寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器， 如所示。 累加器 AHAL BHBL CL DHDL CH SP SI DI IP FLAGS CS DS SS ES BP 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 堆栈指针寄存器 基址指针寄存器 源变址寄存器 目的变址寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器 代码段寄存器 段寄存器 附加段寄存器 堆栈段寄存器 数据寄存器 地址指针和 变址寄存器 控制寄存器 通用寄存器 数据段寄存器 8086CPU内部寄存器结构 80X86微处理器及其体系结构7 1通用寄存器 通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。 数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX，

7、一 般用来存放16位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又 可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使 用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组，用于存放8 位数据，它们均可独立寻址、独立使用。 指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器 SI、DI，都是16位寄存器, ，一般用来存放地址的偏移量。 这8个16位通用寄存器都具有通用性，从而提高了指令 系统的灵活性。但在有些指令中，这些通用寄存器还各自有 特定的用法 ，见下表。 80X86微处理器及其体系结构8 通用寄存器的特定用法表 寄存 器 操作寄存器操作 AX字乘，字除，字I/OCL 变量移位，循 环

8、移位 AL 字节乘，字节除，字节I/O，查表转 换，十进制运算 DX 字乘，字除， 间接I/O AH字节乘，字节除SP堆栈操作 BX查表转换SI 数据串操作指 令 CX数据串操作指令，循环指令DI 数据串操作指 令 80X86微处理器及其体系结构9 2 2控制寄存器控制寄存器 指令指针寄存器IP ：是一个16位的寄存器，存放EU要执 行的下一条指令的偏移地址，用以控制程序中指令的执行 顺序，实现对代码段指令的跟踪 。 标志寄存器F (P.68)：是一个16位的寄存器，共9个标志， 其中6个用作状态标志，3个用作控制标志。 （1）状态标志：状态标志用来反映EU执行算术和逻辑运算 以后的结果特征。

9、 CF：进位标志 ；PF：奇偶标志 ；AF：辅助进位标志 ZF：零标志 ；SF：符号标志 ；OF：溢出标志 80X86微处理器及其体系结构10 （2）控制标志 ：控制标志是用来控制CPU的工作方式或工 作状态 。 TF：陷阱标志或单步操作标志 ：IF：中断允许标志 DF：方向标志 3段寄存器段寄存器 8086CPU共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个逻 辑段的段起始地址。 （1）代码段寄存器CS （2）数据段寄存器DS （3）堆栈段寄存器SS （4）附加段寄存器ES 80X86微处理器及其体系结构11 2.1.4 8086CPU的外部引脚特性 GND INTR NMI CLK GND 19

10、 INTA( QS1) TEST READY RESET 2 39 1 40 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 AD14 AD11 AD10 AD 9 AD 8 AD 7 AD 6 AD 5 AD 4 AD 3 AD 2 AD 1 AD 0 RD MN/MX HOLD(RQ/GT0) BHE/S 6 A A17/S4 A18/S5 /S A16/S3 AD15 ）VCC（+5V M/IO(S2) WR(LOCK) HLDA(RQ

11、/GT1) DT/R( S1) DEN( S 0) ALE( QS0) AD12 13 AD 8086CPU引脚图(P.70) 80X86微处理器及其体系结构12 2.2 8086微处理器的存储器和I/O组织 2.2.1 存储器的组织存储器的组织 1存储器空间与存储器结构 存储器是按字节进行组织的，两个相邻的字节被称为一 个“字” 。存放的信息若是以字节（8位）为单位的，将 在存储器中按顺序排列存放；若存放的数据为一个字（16 位）时，则将每一个字的低字节（低8位）存放在低地址中， 高字节（高8位）存放在高地址中，并以低地址作为该字的 地址。 在组成与8086CPU连接的存储器时，1M字节的存

12、储空间 实际上被分成两个512字节的存储体，分别叫高位库和低位 库。低位库固定与8086CPU的低位字节数据线D7D0相连， 因此又可称它为低字节存储体，该存储体中的每个地址均 为偶地址。高位库与8086CPU的高位字节数据线D15D8相 连，因此又称它为高字节存储体，该存储体中的每个地址 均为奇地址，如下图所示。 80X86微处理器及其体系结构13 00001H 00000H 00003H 00002H 00005H 00004H 512K8（位） 512K8（位） 奇地址存储体偶地址存储体 （A0=1）（A0=0） FFFFD H FFFFCH FFFFFH FFFFEH 8086存储器的

13、分体结构 80X86微处理器及其体系结构14 2存储器分段 00000H 图2-15 存储器分段示意图(P.88) 逻辑段1 起点 逻辑段2 起点 逻辑段3 起点 逻辑段4 起点 FFFFFH 逻辑段1 64KB 逻辑段2 64KB 逻辑段3 64KB 逻辑段4 64KB 80X86微处理器及其体系结构15 3逻辑地址（LA）和物理地址（PA） 物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器 进行数据交换时所使用的地址（20位）。 逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地 址两部分组成（16位）。 逻辑地址的表示形式为“段地址 偏移地址”。 物理地址物理地址=段地址段地址10H

14、偏移地址偏移地址 4专用和保留的存储器单元 80X86微处理器及其体系结构16 2.2.2 I/O端口的组织 1统一编址 又称“存储器映射方式”。在这种编址方式下 ，I/O端 口地址置于1MB的存储器空间中，在整个存储空间中划 出一部分空间给外设端口 ，端口和存储单元统一编址。 优点：无需专门的I/O指令，对端口操作的指令 类型多，从而简化了指令系统的设计。 缺点：端口占用存储器的地址空间，使存储器容量更 加紧张，同时端口指令的长度增加，执行时间较长，端 口地址译码器较复杂。 80X86微处理器及其体系结构17 2独立编址独立编址 又称“I/O映射方式”。这种方式的端口单独编址构成 一 个I/

15、O空间，不占用存储器地址空间。 优点：端口所需的地址线较少，地址译码器较简单， 采用专用的I/O指令，端口操作指令执行时间少，指令长度 短 。 缺点：输入输出指令类别少，一般只能进行传送操作。 80X86微处理器及其体系结构18 2.3 8086CPU的总线周期和操作时序 2.3.1 8284A时钟信号发生器时钟信号发生器 READY 1 18 2 17 3 16 4 15 5 14 6 13 7 12 8 11 9 10 8284A CSYNC PCLK AEN1 RDY1 RDY2 AEN2 CLK GND VCC X1 X2 ASYNC EFI F/C OSC RES RESET 828

16、4A引脚特性图 80X86微处理器及其体系结构19 CLK T1 总线周期总线周期 地址缓冲数据地址缓冲数据 地址/数据 总线 T2T3T4T1T2T3T4 典型的8086总线周期波形图 80X86微处理器及其体系结构20 2.3.2 8086CPU的最小/最大工作方式 1最小工作方式 所谓最小工作方式，就是系统中只有 8086一个微处理器，是一个单微处理器系 统。在这种系统中，所有的总线控制信号 都直接由8086CPU产生，系统中的总线控 制逻辑电路被减到最少。 当把8086的33脚MN/接+5V时，8086 CPU就处于最小工作方式了 80X86微处理器及其体系结构21 2最大工作方式 当

17、把8086的33脚MN/接地时，这时的系 统处于最大工作方式。最大工作方式是相对 最小工作方式而言的，它主要用在中等或大 规模的8086系统中。在最大方式系统中，总 是包含有两个或多个微处理器，是多微处理 器系统。其中必有一个主处理器8086，其他 的处理器称为协处理器 80X86微处理器及其体系结构22 2.3.3 8086CPU的操作时序 8086的主要操作有： 1、系统的复位和启动操作。 2、总线操作。 3、暂停操作。 4、中断响应操作。 5、总线保持或总线请求/允许操作 80X86微处理器及其体系结构23 2.4 80286/80386/80486微处理器简介 2.4.1 80286微

18、处理器简介 180286的主要特性 （1）增加地址线，使内存容量提高。 （2）具有两种地址方式：实地址方式和保护虚地址方式。 （3）使用虚拟内存。 （4）寻址方式更加丰富 （24种） （5）可以同时运行多个任务 。 （6）三种类型中断 ：硬件中断、软件中断的异常中断。 （7）增加了高级类指令、执行环境操作类指令和保护类 指令 。 （8）时钟频率提高 80X86微处理器及其体系结构24 280286内部结构 (P.99) 偏移量加法器 段基址 段大小 段界限 检查器 物理 地址 加法 器 地址锁存和驱动器 预取器 处理器扩 充接口 总线控制 数据收发器 6字节预取队列 ALU 寄 存 器 控制

19、3译码 指令队列 指令 译码器 总线部件BU 指令部件IU 执行部件EU 地址部件AU A23A0 BHE，M/IO PEACK PEREQ READY，HOLD LOCK，HLDA D15D0 RESET CLK VSS VCC CAP NMI INTRERROR BUSY S0S1，COD/INTA 80X86微处理器及其体系结构25 380286的地址方式 80286访问存储器时，有两种方式即实地址方式和虚地 址保护方式。 （1）实地址方式 ：80286加电后即进入实地址方式。在实 地址方式下，80286与8086在目标码一级是向上兼容的，它 兼容了8086的全部功能，8086的汇编语言

20、源程序可以不做 任何修改在80286上运行。 （2）虚地址保护方式 ：此方式是集实地址方式、存储器 管 理、对于虚拟存储器的支持和对地址空间的保护为一体而 建立起来的一种特殊工作方式，使80286能支持多用户、多 任务系统。 80X86微处理器及其体系结构26 2.4.2 80386微处理器简介 180386的主要特性 （1）灵活的32位微处理器，提供32位的指令。 （2）提供32位外部总线接口，最大数据传输速率为32Mbps。 （3）具有片内集成的存储器管理部件MMU，可支持虚拟存 储和特权保护 。 （4）具有实地址方式、保护方式和虚拟8086方式。 （5）具有极大的寻址空间。 （6）通过配

21、用数值协处理器可支持高速数值处理。 （7）在目标码一级与8086、80286芯片完全兼容。 80X86微处理器及其体系结构27 280386内部结构 (P.102) 控 制 部 件 测 试 部 件 分 段 描 述 符 超 高 速 缓 存 器 分 段 部 件 分 页 描 述 符 超 高 速 缓 存 器 分 页 部 件 总 线 接 口 部 件 预 取 队 列 预 取 单 元 32位 寄 存 器 组 桶 形 移 位 器 ALU 指 令 译 码 指 令 队 列 32位 地 址 总 线 32位 数 据 总 线 控 制 总 线 NPX 接 口 中 断 复 位 80X86微处理器及其体系结构28 38038

22、6的寄存器结构的寄存器结构 80386中共有中共有7类类32个寄存器，它们是：通用寄存器、个寄存器，它们是：通用寄存器、 段寄存器、指令指针和标志寄存器、控制寄存器、系统段寄存器、指令指针和标志寄存器、控制寄存器、系统 地址寄存器、排错寄存器和测试寄存器。地址寄存器、排错寄存器和测试寄存器。 480386的工作方式的工作方式 （1）实地址方式：系统启动后，）实地址方式：系统启动后，80386自动进入实地址方自动进入实地址方 式。此方式下，采用类似于式。此方式下，采用类似于8086的体系结构的体系结构 （2）保护方式）保护方式 ：是指在执行多任务操作时，对不同任务：是指在执行多任务操作时，对不同

23、任务 使用的虚拟存储器空间进行完全的隔离，保护每个任务顺使用的虚拟存储器空间进行完全的隔离，保护每个任务顺 利执行。利执行。 （3）虚拟）虚拟8086方式方式 ：是指一个多任务的环境，即模拟多：是指一个多任务的环境，即模拟多 个个8086的工作方式。的工作方式。 80X86微处理器及其体系结构29 2.4.3 80486微处理器简介微处理器简介 180486的主要特性的主要特性 （1）首次增加）首次增加RISC技术。技术。 （2）芯片上集成部件多。数据高速缓存、浮点运算部件、）芯片上集成部件多。数据高速缓存、浮点运算部件、 分页虚拟存储管理和分页虚拟存储管理和80387数值协处理器等多个部件。

24、数值协处理器等多个部件。 （3）高性能的设计。）高性能的设计。 （4）完全的）完全的32位体系结构。位体系结构。 （5）支持多处理器。）支持多处理器。 （6）具有机内自测试功能，可以广泛地测试片上逻辑电）具有机内自测试功能，可以广泛地测试片上逻辑电 路、超高速缓存和片上分页转换高速缓存。路、超高速缓存和片上分页转换高速缓存。 80X86微处理器及其体系结构30 280486的基本结构 (P.106) 寄 存 器 组 桶 形 移 位 器 ALU 整 数 部 件 描 述 符 寄 存 器 极 限 /属 性 PLA 分 段 部 件 分 页 部 件 转 移 用 旁 视 缓 冲 区 TLB 高 速 缓 存

25、 部 件 8KB高 速 缓 存 总 线 控 制 器 数 据 总 线 收 发 器 地 址 总 线 驱 动 器 指 令 译 码 部 件 已 译 码 队 列 浮 点 运 算 部 件 浮 点 寄 存 器 组 指 令 预 取 部 件 32字 节 指 令 队 列 控 制 ROM A31 A2 BE0 BE1 D31 D0 各 种 控 制 信 号 控 制 /保 护 部 件 80X86微处理器及其体系结构31 380486的工作方式 80486有如图3-24所示的3种工作方式，即实地址方式、 保护方式和虚拟方式。 LMSW指令 CR0修改指令 实地址方式保护方式 虚拟8086方式 复位 信号 复位信号 修改C

26、R0指令 中断 IRTED指令 任务转换 复 位 信 号 80X86微处理器及其体系结构32 2.4.4 Pentium系列微型计算机系列微型计算机 的系统板的系统板 微型计算机的微处理器、内存、芯片组、总微型计算机的微处理器、内存、芯片组、总 线和接等部件一般被做在一块集成电路板上，线和接等部件一般被做在一块集成电路板上， 由于它是硬件统的核心，是决定微型计算机性由于它是硬件统的核心，是决定微型计算机性 能的关键部分，因此被称为系统板，简称主板。能的关键部分，因此被称为系统板，简称主板。 通常通常PC机的系统板包括微处理器、芯片组、机的系统板包括微处理器、芯片组、 内存、高速缓存、系统内存、

27、高速缓存、系统BIOS、总线和各种接、总线和各种接 口等。口等。 80X86微处理器及其体系结构33 微微 处处 理理 器器 1Pentium微处理器的主要特性微处理器的主要特性 （1）与）与80X86系列微处理器完全兼容系列微处理器完全兼容 。 （2）采用）采用RISC型超标量结构。型超标量结构。 （3）高性能的浮点运算器。）高性能的浮点运算器。 （4）双重分离式高速缓存。）双重分离式高速缓存。 （5）增强了错误检测与报告功能。）增强了错误检测与报告功能。 （6）64位数据总线。位数据总线。 （7）分支指令预测。）分支指令预测。 （8）常用指令固化及微代码改进。）常用指令固化及微代码改进。

28、（9）具有实地址方式、保护方式、虚拟）具有实地址方式、保护方式、虚拟8086方式以及具方式以及具 有特色的有特色的SMM（系统管理方式）。（系统管理方式）。 80X86微处理器及其体系结构34 2Pentium微处理器的内部结构微处理器的内部结构 分支目标 缓冲器 控制部件 地址通用器 （U流水） 地址通用器 （V流水） 整数寄存器组 ALU（U流水）ALU（V流水） 桶形移位器 数据高速缓存（8KB） TLB 控制ROM 预取缓冲器 指令译码器 分支检验 与目标地址 分 页 部 件 预取 地址 指令高速缓存（8KB） TLB 浮点部件 控制寄 存器组 加法 除法 乘法 64位数 据总线 64

29、 32位地 址总线 32 32 32 32 80 80 总 线 部 件 64位数 据总线 32位地 址总线 控制总线 256 80X86微处理器及其体系结构35 3Pentium微处理器对寄存器的扩充微处理器对寄存器的扩充 对对EFLAGS寄存器和控制寄存器进行了扩充。寄存器和控制寄存器进行了扩充。 4Pentium Pro微处理器微处理器 5MMX及及MMX Pentium微处理器微处理器 6Pentium微处理器微处理器 7Pentium 微处理器微处理器 8新一代新一代64位微处理器位微处理器Merced 80X86微处理器及其体系结构36 内存与高速缓存内存与高速缓存 1内存内存 内存

30、的大小直接影响系统执行应用软件的能内存的大小直接影响系统执行应用软件的能 力和速度。目前内存常采用动态随机存储器力和速度。目前内存常采用动态随机存储器DRAM。 按工作方式分有快速页方式（按工作方式分有快速页方式（FPM）、扩展数据输）、扩展数据输 出（出（EDO）、突发式）、突发式EDO（BEDO）、同步）、同步DRAM （SDRAM）和错误校验与纠正（）和错误校验与纠正（ECC）等类型。）等类型。 80X86微处理器及其体系结构37 2高速缓存高速缓存Cache 高速缓存是一种存储空间较小而存取速度却高速缓存是一种存储空间较小而存取速度却 很高的存储器，位于很高的存储器，位于CPU和主存之

31、间，用来存放和主存之间，用来存放 CPU频繁使用的指令和数据。由于使用高速缓存频繁使用的指令和数据。由于使用高速缓存 后可以减少存储器的访问时间，所以对提高整个后可以减少存储器的访问时间，所以对提高整个 处理机的性能非常有益。处理机的性能非常有益。 目前常用的高速缓存有三种：目前常用的高速缓存有三种： 异步异步SRAM； 同步同步SRAM或称突发式或称突发式SRAM； 流水线突发式流水线突发式SRAM。 80X86微处理器及其体系结构38 芯芯 片片 组组 芯片组是指微处理器的外围芯片，直接反映芯片组是指微处理器的外围芯片，直接反映 系统的支持能力。它负责控制总线的输入系统的支持能力。它负责控

32、制总线的输入/输出，输出， 内存的输入内存的输入/输出和硬盘控制器，还负责处理中断输出和硬盘控制器，还负责处理中断 请求和直接存储器访问（请求和直接存储器访问（DMA）。系统板要完成）。系统板要完成 对整个计算机系统的管理、控制和协调，支持各种对整个计算机系统的管理、控制和协调，支持各种 CPU、功能卡和各总线接口的正常运行，其关键就、功能卡和各总线接口的正常运行，其关键就 在于系统逻辑控制、管理芯片组在于系统逻辑控制、管理芯片组上。 80X86微处理器及其体系结构39 总总 线线 总线是系统中各部件信息交换的公共通道。总线是系统中各部件信息交换的公共通道。 1内存总线内存总线 ：是：是CPU

33、与内存之间交换信息的通路。与内存之间交换信息的通路。 2系统总线系统总线 ：是组成微机系统所用的总线。：是组成微机系统所用的总线。 常用的系统总线有常用的系统总线有ISA和和EISA两种。两种。 3局部总线局部总线 ：是专门提供给高速：是专门提供给高速I/O设备的总线。设备的总线。 现在有现在有3种局部总线：种局部总线： VESA局部总线；局部总线； PCI局部总线；局部总线； AGP总线。总线。 80X86微处理器及其体系结构40 外设总线与输入外设总线与输入/输出接口输出接口 外设总线是用来连接外部设备的总线。在微机外设总线是用来连接外部设备的总线。在微机 系统中应用较早的外设总线有系统中

34、应用较早的外设总线有IDE、EIDE、SCSI接接 口等。虽然它们在名称上是接口，但都属于总线范口等。虽然它们在名称上是接口，但都属于总线范 畴，因为它们都是连接设备的公共通路，都是可以畴，因为它们都是连接设备的公共通路，都是可以 同时连接几个设备同时连接几个设备。 80X86微处理器及其体系结构41 .5系统板结构系统板结构 显示卡又称显示适配器，用于控制文字或图显示卡又称显示适配器，用于控制文字或图 形的显示。早期的形的显示。早期的VGA显示卡只起到显示卡只起到CPU与显示与显示 器之间的接口作用，而现代微机的显示卡还起到器之间的接口作用，而现代微机的显示卡还起到 处理图形数据、加速图形显

35、示等作用。处理图形数据、加速图形显示等作用。 图形显示的核心部分是图形加速芯片，在其图形显示的核心部分是图形加速芯片，在其 中固化一定数量的常用基本图形程序模块。中固化一定数量的常用基本图形程序模块。 现代新型的显示卡大多采用了三维图形芯片现代新型的显示卡大多采用了三维图形芯片 和和AGP接口接口 80X86微处理器及其体系结构42 现代显示接口电路中的新技术有：现代显示接口电路中的新技术有： （1）多芯片集成。）多芯片集成。 （2）增加数据通道。）增加数据通道。 （3）显存带宽改进技术。）显存带宽改进技术。 （4）多显示器支持。）多显示器支持。 80X86微处理器及其体系结构43 2.5.2

36、 声声 卡卡 声卡用于声音信号的采集、合成和播放。在声卡用于声音信号的采集、合成和播放。在 声卡中需要将输入的音频信号转换为数字信号。声卡中需要将输入的音频信号转换为数字信号。 声卡的类型按其接口总线分成声卡的类型按其接口总线分成ISA总线声卡、总线声卡、 PCI总线声卡及总线声卡及AMR总线声卡，按总线宽度可分总线声卡，按总线宽度可分 为为8位、位、16位、位、32位、位、64位和位和128位几种类型。位几种类型。 声卡中一般还有音乐合成器，可以支持多种声卡中一般还有音乐合成器，可以支持多种 乐器的音乐合成，可以同时播放几种不同乐器的乐器的音乐合成，可以同时播放几种不同乐器的 声音。声音。

37、80X86微处理器及其体系结构44 2.5.3 视视 频频 卡卡 视频卡用于视频信号的采集、转换、合成和视频卡用于视频信号的采集、转换、合成和 播放等。视频卡主要包括视频转换卡、电视转换播放等。视频卡主要包括视频转换卡、电视转换 卡和卡和MPEG解压卡等。解压卡等。 视频转换卡是用于将标准的复合视频信号转视频转换卡是用于将标准的复合视频信号转 换为计算机的数字视频信号；电视转换卡用于将换为计算机的数字视频信号；电视转换卡用于将 计算机的数字视频信号转换为标准的复合视频；计算机的数字视频信号转换为标准的复合视频； MPEG解压卡是用于计算机数字视频信号的播放。解压卡是用于计算机数字视频信号的播放

38、。 80X86微处理器及其体系结构45 2.6 软盘、硬盘和软盘、硬盘和CD-ROM驱动器驱动器 软盘驱动器主要完成微机系统对软盘的读软盘驱动器主要完成微机系统对软盘的读 写工作。软盘驱动器一般分为写工作。软盘驱动器一般分为5.25英寸和英寸和3.5英英 寸两种类型。在现代微机中主要使用寸两种类型。在现代微机中主要使用3.5英寸的英寸的 软盘驱动器，其容量一般为软盘驱动器，其容量一般为1.44MB，其数据传，其数据传 输率为输率为500Kb/s。 80X86微处理器及其体系结构46 1软盘驱动器的工作原理软盘驱动器的工作原理 当软盘放入软盘驱动器时，软盘在驱动器主当软盘放入软盘驱动器时，软盘在

39、驱动器主 电机的作用下以电机的作用下以300转转/分分360转转/分的转速旋转，分的转速旋转， 当软盘驱动器接到主机发来的读当软盘驱动器接到主机发来的读/写命令时，通写命令时，通 过软盘驱动器控制电路指示主轴电机和磁头步进过软盘驱动器控制电路指示主轴电机和磁头步进 电机动作，进行读电机动作，进行读/写操作。写操作。 80X86微处理器及其体系结构47 2软盘驱动器结构软盘驱动器结构 （1）盘片定位机构）盘片定位机构 （2）软盘驱动装置）软盘驱动装置 （3）控制磁头寻道定位部件）控制磁头寻道定位部件 （4）状态检测部件）状态检测部件 （5）读）读/写电路写电路 （6）软盘控制器）软盘控制器 80

40、X86微处理器及其体系结构48 2.6.2 硬盘驱动器硬盘驱动器 硬盘是一种磁表面存储器，是在非磁性的铝硬盘是一种磁表面存储器，是在非磁性的铝 合金材料或玻璃基片表面上涂上一层薄的磁性材合金材料或玻璃基片表面上涂上一层薄的磁性材 料，通过磁层的磁化来记录存储信息。料，通过磁层的磁化来记录存储信息。 硬盘按照其结构和性能大致分为硬盘按照其结构和性能大致分为3类：类： （1）固定式磁盘）固定式磁盘 （2）活动头固定盘式磁盘机）活动头固定盘式磁盘机 （3）活动头可换盘式磁盘机）活动头可换盘式磁盘机 80X86微处理器及其体系结构49 目前计算机技术中广泛应用的是温盘机，温目前计算机技术中广泛应用的是

41、温盘机，温 盘机是在硬盘机中采用温彻斯特技术的产物。所盘机是在硬盘机中采用温彻斯特技术的产物。所 谓温彻斯特技术就是把磁头部件、小车、导轨、谓温彻斯特技术就是把磁头部件、小车、导轨、 主轴和盘片制成一个不可拆卸的整体的技术。其主轴和盘片制成一个不可拆卸的整体的技术。其 主要技术特点为：主要技术特点为： （1）密封的头、盘组合件）密封的头、盘组合件HAD组合件组合件 （2）轻浮力的接触）轻浮力的接触/浮动式磁头浮动式磁头 （3）盘片表面有润滑剂）盘片表面有润滑剂 80X86微处理器及其体系结构50 2硬盘驱动器硬盘驱动器 特点：特点： 硬盘盘片的盘基采用铝合金制成，比硬盘盘片的盘基采用铝合金制成，比 较坚硬；较坚硬； 为了不损伤盘片，为了不损伤盘片，HDD一般使用浮一般使用浮 动磁头读动磁头读/写；写； 为使磁头浮起来，为使磁头浮起来，HDD的主轴的主轴 转速较高；转速较高； 硬盘驱动器的存储容量更大。硬盘驱动器的存储容量更大。 结构：包括主轴系统、数据转换系统、磁头驱动结构：包括主轴系统、数据转换系统、磁头驱动 和定位系统、空气净化系统和接口电路等和定位系统、空气净化系统和接口电路等5部分。部分。 80X86微处理器及其体系结构51 硬盘驱动器的工作过程硬盘驱动器的工作过程 在写入时，由控制器送来要写入的数据，通在写入时，由控制器送来要写入的数据，通 过接口送到写入电路。磁