微机原理及应用试题

1、四. CPU的操作和时序 1.指令周期，机器周期与时钟周期的基本概念 * 在微机领域中，称“机器周期”为“总线周期”BIU完成一次访问存储器操作所需要的时间。,最小模式下的总线读操作,高为读内存 低为读I/O,地址输出 状态输出,地址输出 数据输入,BHE,输出,DT/R DEN,ALE RD,AD15AD0,A19/S6 A16/S3,BHE/S7,M/IO,CLK,T1 T2 T3 Tw(1+n) T4,最小模式下的总线写周期操作,2.3 高档微处理器,2.3.1 80386微处理器 2.3.2 Pentium微处理器,返 回,2.3.1 80386微处理器,主要特点 内部结构 内部寄存器

2、 三种工作方式 8086的存储器管理,80386微处理器的主要特点,采用全32位结构，其内部寄存器、ALU和操作是32位，数据线和地址线均为32位 提供32位外部总线接口，最大数据传输率为32MB/s，具有自动切换数据总线宽度的功能 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，虚拟存储器空间可达64太字节（TB） 具有实地址方式、保护方式和虚拟8086方式3种工作方式 采用了比8086更先进的流水线结构，使其能高效、并行地完成取指、译码、执行和存储管理功能 (指令队列16字节长）,返 回,系统总线,80386功能结构简图,80386的内部结构图,返 回,的工作方式,实地址方式

3、 保护虚拟地址方式 虚拟8086方式,实地址方式,系统启动后，80386自动进入实地址方式。 寻址方式、存储器管理、中断处理与8086一样。 操作数默认长度为16位，但允许访问32位寄存器（在指令前加前缀）。 不用虚拟地址，最大地址范围仍限于1MB，只采用分段方式，每段最大64KB。 存储器中保留两个固定的区域，一个是初始化程序区FFFFFH-FFFF0H，另一个为中断向量表003FFH-00000H。 80386的4特权级，在实地址方式下，程序在最高级0级上执行，80386指令集除了少数指令外，绝大多数指令在实地址方式下都有效。,虚拟存储,保护虚拟地址方式,所谓保护是在执行多任务操作时，对不

4、同任务使用的虚拟存储器空间进行完全的隔离，保护每个任务顺利执行。 保护方式是80386最常用的方式，系统启动后先进入实地址方式，完成系统初始化后立即转到保护方式。 这种方式提供了多任务环境下的各种复杂功能以及对复杂存储器组织的管理机制。只有在保护方式下，80386才能发挥其强大的功能。,保护虚拟地址方式特点,存储器采用虚拟地址空间、线性地址空间和物理地址空间三种方式来描述。在保护方式下，80386寻址机构不同于8086，与80286类似，是通过描述符的数据结构来实现对内存访问的。 强大的寻址空间。在保护方式下，80386可以寻址的空间大致64TB（246）。这个空间就是所谓的虚拟地址空间。 使

5、用80386的4级保护功能，可实现程序与程序、用户与用户、用户与操作系统之间的隔离和保护，为多任务操作系统提供优化支持。 在保护方式下，80386既可以进行16位运算，又可进行32位运算。无论是16位，还是32位的运算，只要在保护方式下，它就能启动其分页单元，以支持虚拟内存。,虚拟8086方式,所谓虚拟8086模式是指一个多任务的环境（Multitasking），即模拟多个8086的工作方式。在这个模式之下，80386被模拟成多个8086微处理器并行工作。 虚拟8086模式允许80386将内存划分成若干部分，每个部分由操作系统分配给不同的应用程序，而应用程序、数据以及内存管理程序等部分则存放在

6、所分配的内存中。 因此操作系统可根据时间上的平均分配或优先权，分给每个应用程序的执行时间。,实地址方式与虚拟8086方式的主要区别,实地址方式的内存管理只采用分段管理方式，不采用分页管理，而虚拟8086方式既分段又分页。 存储空间不同。实地址下的最大寻址空间为1MB，而虚拟8086方式下每个任务可以在整个内存空间寻址，即1MB的寻址空间可以在整个存储器范围内浮动，因此V86方式实际寻址空间为4GB。 实地址方式下微处理器所有的保护机制都不起作用，因此不支持多任务，而虚拟8086方式即可以运行8086程序，又支持多任务操作，这就解决了80286保护方式既要维持保护机制，又要运行8086程序的矛盾

7、。虚拟8086方式可以是80386保护方式中多任务操作的一个任务，而实地址方式总是针对整个80386系统。,返 回,Pentium的发展,1993年3月，Intel公司的奔腾（Pentium），时钟频率：60/66MHz，运行速度：112MIPS， 集成度：310万管/片 1995年2月， Intel公司的Pentium Pro，时钟频率：166MHz以上，集成度：550万管/片 1996年 Intel公司的Pentium MMX （多能奔腾），166MHz、200MHz、250MHz和300MHz几种型号 1997年Intel公司推出新一代CPU芯片Pentium， 分266MHz、300M

8、Hz、350MHz、400MHz、450Mz、500MHz几种机型。 1999年2月26日,Intel公司推出Pentium 处理器 2000年5月,Intel公司推出了主频高达1000 MHz的Pentium 处理器 2000年3月，Intel公司推出了时钟频率达到1GHz的Pentium 高性能微处理器 2001年底， Pentium 主频高达2GHz，具有4200万只晶体管，主流高端32位CPU市场的佼佼者 2001年5月，Intel公司正式推出了第一种64位微处理器,Pentium Pro主要特点,（1）微处理器集成了550万只晶体管，高速缓存寄存器集成了1550万只晶体管。 （2）三路超标量结构，14级超流水线，使一个时钟周期内，可同时执行三条简单指令。 （3）5个并行处理单元：两个整数运算部件，一个装入，一个存储，一个浮点运算部件(FPU)。 （4）8KB指令高速缓存，8KB数据高速缓存。 （5）专用