第章从X到IA系列微处理器

第11章从80X86到IA-64系列微处理器的最新发展11.180X86微处理器

11.2Pentium系列微处理器11.3新一代IA-64系列微处理器11.4PC机内存的管理方式11.180X86微处理器11.1.180286微处理器11.1.280386微处理11.1.380486微处理器11.180X86微处理器11.1.180286微处理器 1982年2月Intel公司在推出的超级16位微处理器Intel80286，如图11-1所示。 其内部和外部数据总线都是16位，地址总线是24位，可寻址224（16MB）内存，他与8086及8088微处理器的软件兼容。80286芯片内含13.5万个晶体管，集成了存储管理和存储保护机构。11.1.280386微处理 1985年2月，Intel公司推出了第一个高性能32位处理器80386。其内部和外部数据总线都是32位，地址总线是32位，可寻址4GB内存空间。其内存管理和处理速度都有很大的突破，是一种功能完善、高可靠性的CPU。 386具有实地址、保护虚地址方式和虚拟8086三种工作方式。系统启动或复位时，386自动进入实地址方式，完成系统初始化后立即转到保护方式。386的三种工作方式386的三种工作方式

1.实地址方式。386加电启动或复位时的工作方式。实地址方式下，386与8086兼容。

2.保护虚地址方式。386固有方式。实行分级保护，防止应用程序对操作系统和数据的干扰、破坏，实行分段。运行于保护模式下的386是32位微处理器，完全支持虚拟存储器寻址64MM字节虚拟地址空间。

3.虚拟8086工作方式（V86）。一种动态方式，既有保护功能，又能执行8086代码。在V86模式下，处理器被模拟成多个8086处理器进行工作。这样8086程序可以直接在V86模式下运行。11.1.380486微处理器 1989年，Intel公司于推出了第二代32位微处理器80486，如图11-3所示。80486的内部数据总线为64位，外部数据总线是32位，地址总线是32位。 486内部由总线接口单元（BIU）、执行单元EU、指令预取单元IPU、指令译码部件IDU、内存管理单元MMU、浮点运算单元FPU和高速缓冲存储器（Cache）等7个单元组成.主要特点 ①采用精简指令系统计算机RISC（ReducedInstructionSetComputer）技术，降低执行每条指令的时间。 ②486芯片内部设置了8K/16K数据和指令混合高速缓存（Cache），用于对频繁访问的指令和数据实现快速的存取。高速缓存增加了高命中率,提高了系统的性能。 ③80486芯片内集成了浮点运算器FPU。 ④80486采用了突发式总线（BurstBus）技术，更有效的将信息装入Cache和指令预取部件。第11章从80X86到IA-64系列微处理器的最新发展11.180X86微处理器11.2Pentium系列微处理器

11.3新一代IA-64系列微处理器11.4PC机内存的管理方式11.2Pentium系列微处理器11.2.1Pentium微处理器（P5）11.2.2P6系列微处理器11.2.3基于NetBurst微体系结构的PentiumⅣ微处理器11.2.1Pentium微处理器（P5） Pentium微处理器芯片内含310万个晶体管，有64位数据线和32位地址线，可直接访问的存储空间为4GB，内部有8KB指令缓存Cache和8KB数据缓存Cache，是32位微处理器.Pentium体系结构特点（1）超标量流水线 由U与V两条指令流水线构成。每条流水线都拥有自己的ALU、地址生成电路和数据Cache接口。由于Pentium的双流水线结构，他可以一次执行两条指令，每条流水线中执行一条。这个过程称为“指令并行”。Pentium体系结构特点（2）独立的指令Cache和数据Cache

486片内有8KB的Cache，而Pentium有2个8KB的Cache，指令和数据各使用一个Cache，使其性能大大超过80486微处理器。例如，流水线的第一步骤为指令预取，在这一步中，指令从指令Cache中取出来，如果指令和数据合用Cache，则指令预取和数据操作之间将很可能发生冲突。而提供两个独立Cache将可避免这种冲突并允许两个操作同时进行.Pentium体系结构特点（3）重新设计的浮点运算单元.每个时钟周期能完成一个或两个浮点运算。（4）分支预测 Pentium提供一个称为分支目标缓冲器BTB（BranchTargetBuffer）的小Cache来动态地预测程序分支，提高循环程序运行速度。11.2.2P6系列微处理器 1995年，Intel公司推出了新的超标量微体系结构标准P6，他是PentiumPro，PentiumⅡ、Celeron、Xeon，PentiumⅢ、Celeron、Xeon微处理器芯片的内部体系结构。1.叹P半en蝇ti衡um馆P产ro微处梢理器2.胜P畏en毒ti斯um虑Ⅱ微处此理器自Pe资nt烫iu断mⅡ以来皆，微弃处理布器芯碰片分撤为赛扬(C困el划er胜on系列)、奔画腾(P愿en停ti踏um系列)、至眼强(X醉eo详n系列)和移主动版(M系列)四种谣不同福类型茫。赛电扬CP洲U性能击较低池，是茫一种治廉价巩的Pe方nt零iu靠mⅡ微处婶理器朗；奔舍腾CP片U主要适用于铜普通胶用户局；至个强CP迟U主要尊用于篇高档欠图形碗工作眠站或童高端亏网络顾服务朴器；M系列CP太U主要务用于环笔记饼本电妖脑。3.疲P诵en橡ti帜um矿Ⅲ微处句理器Pe涂nt酿iu算m乓Ⅲ微处上理器叛是In书te唇l公司宵专为呢互联迅网设扰计的戒第一拣块芯牧片。柴他增磁加了悬能够辱增强餐音频炕、视也频和3D图形担效果签的数抛据流闭单指刃令多赚数据倡扩展(S瞧SE揉)指令勺集，顺在互苗联网警应用肌中能烛充分肉体现管三维混图像邀处理屋、语狸音识哥别、农视频如实时绵压缩傅等方尾面的愧效果谱。11扮.2弹.3基于Ne半t劳Bu踏rs糖t微体方系结猜构的Pe笑nt上iu拍m霞Ⅳ微处侍理器1、Pe秧nt樱iu宽m蜂Ⅳ微处忠理器第11章屠从80案X8督6到IA姜-6爽4系列序微处宰理器猛的最纯新发晕展11属.1之80紫X8共6微处丈理器11尤.2五Pe聪nt鸡iu率m系列暑微处刮理器11些.3新一锯代IA载-6禁4系列叙微处腊理器11城.4漂PC机内蹄存的写管理鸽方式11胀.3新一爷代IA锄-6责4系列郑微处景理器11腊.3尿.1层EP僚IC技术11太.3索.2姐IA票-6边4微处泰理器预体系氧结构11踢.3罚.1皂EP恨IC技术EP展IC技术辆既不夺是RI棕SC也不俭是CI角SC技术皮，它讽实质裙上是以一种离吸收正了两罚者长圣处的扰体系念结构耗。EP填IC技术弱利用袋智能绍化软海件指义挥硬烛件，程由软念件处牙理复贺杂性承工作航，由霜软件李分配懂调度猴，硬咱件只想需按兄序高逮速并诸行处阅理指照令和敬数据办，因腰此降百低了脑处理角器的摘制造阴成本福。IA肿-6理4的第毕一代授芯片权名为Me妥rc粗ed，第炒二代圾芯片读名为Mc歪Ki御nl领ey，第污三代扣芯片滤名为Ma稠di银so卫n。目钻前统段称为It鞠an阻iu酷m处理锈器系碑列，夏编号端为It烧an怨iu法m声1，2，3。EP抛IC技术述突破蜜了传需统RI睁SC处理睁器暗争示并腔行的旅排序敲代码级并传许递给如处理伟器执植行的未限制距，利酷用编挤译优猾化技蛾术获导得最误大限垂度的伶并行包能力休，并殊以明均显的傻方式叉传递首给处谢理器碗，使忍处理境器可爹以更嘴有效漫地并成行执租行指奇令。11碧.3荡.2传IA买-6悲4微处镜理器却体系柿结构作为64位微悠处理问器架景构，IA还-6越4代表匙了一资种新防的微接处理蜂器的校发展画方向搬。In裹ta诊ni葛um（安肝腾）样处理饭器内恐部和勉外部矿数据偷总线基及地违址总傅线都楚是64位，礼可直嗽接访慈问的星存储倾空间响为16仍MT俩B，是64位微帖处理寄器，访工作主频率格为73羊3M鞋Hz～80嚷0M熊Hz。IA补-6写4微处辩理器停采用EP崭IC技术草和分超支预茅测、姨动态备执行奥等技筐术，授以提崖高指侍令执摇行的兔并行凯性，菊从而阔提高纯处理汗速度.第11章杰从80真X8宁6到IA始-6脉4系列泛微处拼理器研的最束新发需展11饶.1匹80邀X8柄6微处放理器11贺.2掌Pe故nt清iu贴m系列替微处么理器11泄.3新一送代IA片-6幻玉4系列庭微处唯理器11暂.4扭PC机内息存的赖管理洲方式11让.4顷PC机内诊存的瓜管理躺方式11露.4年.1实地晴址存望储器榆管理姐方式11再.4兄.2保护赶虚地化址存顶储器井管理减方式11抄.4班.3虚拟86存储还器管技理方挡式11舌.4挺.4填Wi烤nd谨ow灯s环境泼下的包内存冬管理11趴.4敢.1实地纸址存嘱储器迈管理化方式实地羽址方恶式是80矮38梢6至Pe栏nt夹iu谁m最基讯本的第工作债方式饺。微耳处理跨器管逆理的版最低1M极B存储糖空间锤称作图实内朵存，答其管货理的蚕工作夜方式烂，称优为实使地址精方式炒。在实蚊地址妈方式施下，犯系统请对存末储器境是按诵分段济的方和法进脏行管仇理的云。存深储器闸分段奶就是昼把1M炎B存储滚空间权划分特成若爹干段安，每偿个段例由64桥KB连续嗽的字对节单舟元组驱成，档每个冰段是舅一个娘可寻祝址的骆逻辑揉单位向。存劳储器介的逻陷辑地字址由含段基液值和香偏移旗量组私成，悼即：段基膊值：舟段内负偏移另量11乳.4娃.2保护铲虚地跪址存园储器道管理雕方式保护蚀虚地社址方守式下姐的存环储器香寻址纯机制截可访蜘问1M哲B及以藏上的呈存储碰空间裂。1．虚箱拟存血储器一个各完整连的计改算机仿存储助系统绸一般矩分为收两级醒：内明存和愁外存膊。虚肌拟存伐储器贩是建他立在慢内存偏和外房诚存物宾理结从构的疗基础匙上的多，它码将内旬存和碧外存锣的地时址空乎间统洒一编第址，密形成亿一个县庞大私的存村储空光间。级实际宽的内努存储添单元赢的地锄址称猫为“驶实地灯址”柄，或级叫“虑物理努地址视”，润实地黑址对笼应的廉是“染实存芝空间傍”，可也叫填“物钻理空题间”罪。用鲁户编兆程的冰“逻仰辑地暮址”讯涉及墓到外喊存的庭空间谜范围昌，称忌为“忧虚存粮空间拴”，墙或叫穗“逻标辑空绣间”旅，虚惠存空皮间的双地址增称为良“虚轮拟地售址”它。当抱用户而程序销访问副虚存厨空间讯时，激程序统不在利物理元存储恨器中句的段商，并胞且物满理存漠储器巷中还怪有可圆用空病间，堆就由嫌微处由理器刻的内魄存管纺理程令序(如扩饮展内犹存管疤理程喉序，赌扩充台内存允管理应程序)，从意硬盘牢上读运出该战段内初容并涨复制剪到物下理存进储器君中，库即把膜所需赤内容韵从外挪存调袖入内蚁存的国实空插间，更完成度虚存欣空间松和实粮空间而的切氏换，俩使用件户感久觉到卖的不寻再是率处处亡受内物存容坟量限超制的可存储堤系统呀，而薄是仿站佛拥缩慧有一采个容茎量充梳分大隙的存击储系私统。2．虚养拟存槽储器奶的分丹段管伴理机酸制在实虾地址握方式仅下用具段寄趋存器家的段栋基值乡丰和偏贞移量塘可访疤问实秒内存包，虚庄地址蒸方式料则是肺用段庸寄存腰器的挣段选色择符恼和偏顾移量到访问削虚存筛空间唉，这兼两种呼方式哑的区泉别在块于微驶处理象器访分问存庆储器古时对梳段寄复存器伯的解伏释不屠同。溉段选联择符怀为16位，嫌偏移膊量为3