四、80x86微处理器的结构和功能 (一)80x86微处理器4 S8 k- Y9 s" j5 N5 G
1.8086/8088主要特征; y: T0 }. e* t+ \9 ?) C" x" T& p( u+ _
(1)16位数据总线(8088外部数据总线为8位)。7 S2 O" k! a( W h) _; c) b
(2)20位地址总线，其中低16位与数据总线复用。可直接寻址1MB存储器空间。
* U h2 \; F8 e+ y/ y) K3 v' G1 }' u (3)24位操作数寻址方式。9 r1 |2 ?- F1 `. {/ D, D# D1 W
(4)16位端口地址线可寻址64K个I/O端口。2 d( b+ I1 |3 K+ v3 o4 b
(5)7种基本寻址方式。有99条基本指令。具有对字节、字和字块进行操作的能力。
' r0 K( F) L5 v9 j( N (6)可处理内部软件和外部硬件中断。中断源多达256个。(7)支持单处理器、多处理器系统工作。$ Y: N0 U. o/ X
2.8086微处理器内部结构' ~( F* W; I$ v2 r
8086微处理器的内部结构由两大部分组成，即执行部件EU(Execution Unit)和总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)。和一般的计算机中央处理器相比较，8086的EU相当于运算器，而BIU则类拟于控制器。
9 y4 a$ Y/ V# D+ k0 I6 u: m) ` 3.8086最小模式与最大模式及其系统配置
; n2 b/ Y o3 O7 H 最小模式在结构上的特点表现为:系统中的全部控制信号直接来自8086CPU。4 ]/ P( @) ^, m. C
与最小模式相比，最明显的不同是系统中的全部控制信息号不再由8086直接提供，而是由一个专用的总线控制器8288输出的。4 s! v: g9 B. M
4.8087与8089处理机简述7 i* R( I5 ]. n3 z5 e: f
(1)8087协处理机' }) ^0 Y, }. {
8087协处理机与8086组合在一起工作，以弥补8086在数值运算能力方面的不足，所以它又称为协处理机。
5 k& I( d! i, r! d& b+ i6 Q (2)8089I/O处理机
* c# y+ u5 H4 b" e( v 8089是一个带智能的I/O接口电路，相当于大型机中的通道，它将CPU的处理能力与DMA控制器结合在一起。它具有52条基本指令，1MB的寻址能力，包含两个DMA通道。2 G/ e' M, h% b3 P( }
8089也可以与8086联合在一起工作，执行自己的指令，进行I/O操作，只在必需时才与8086进行联系。在8089的控制下，可以进行外设与存储器之间、存储器与存储器之间以及外设与外设之间的数据传输。同时，8089还可以设定多种终止数据传输的方式。; a! B9 C# z9 `% x, h K) b
5.总线时序& K0 Y5 \$ Y! A! z! E
一个基本的总线周期包括4个时钟周期，即4个时钟状态T 1 、T 2 、T 3 和T 4 。
7 d- \" j0 M* N$ X0 i (二)80286\80386\80486微处理器
5 V4 z ]/ S3 y; L+ `7 n, { 1.80286微处理器/ C# t( P8 d$ o9 N/ S' N j+ b
(1)80286的特征
1 y) P3 {5 O6 W( M1 H7 d" ^ 80286是一种高性能的16位微处理器，向上兼容8086/8088，可以有效地利用8086系列软件。80286引入虚拟地址空间的概念，具有存储器管理功能，能为每一个任务分配多达1G字节的虚拟地址空间并映射到16M字节的物理地址中去。80286具有保护功能，可对段的边界、属性和访问权等进行自动检查，通过四级环结构和任务之间相互隔离，可建立可靠性高的系统软件。80286具有高效率的任务转换功能，适用于多用户、多任务系统。80286工作时钟为8～12MHz，工作时钟多样化，便于组成高性能价格比的系统。: C; U) k M8 L8 F" s! f5 f
(2)80286的结构, f6 @1 G8 _/ `* H
80286内部结构中，除了EU执行单元外，总线接口部件BIU又细分成地址部件AU、指令部件IU和总线部件BU。(3)80286的工作方式
6 z5 `& [+ f& W7 K1 ~0 Y6 @ 80286微处理器有两种工作方式:实地址方式和保护虚拟地址方式。
: L1 `, }* \- h/ r. ]# K 2.80386微处理器
6 I# a% a( f0 M) D& z. a' v3 l (1)80386的特征
8 T! w2 j! k, ] 80386是一种灵活的32位微处理器，可以处理8位、16位、32位等多种类型的数据，有8个32位通用寄存器。80386可直接输出32位的物理地址，最大可支持4GB字节的物理内存空间。% H8 V$ q. i( d3 M1 X5 x7 a3 A" B
(2)80386微处理器内部结构: R6 l, h$ K) F* m- M
80386的内部结构是由6个能并行操作的功能部件组成，即总线接口部件、代码预取部件、指令译码部件、存储器管理部件、指令执行与控制部件。这些部件按流水线结构设计，指令的预取、译码、执行等步骤由各自的处理部件并行处理。这样，可同时处理多条指令，提高微处理器的处理速度。
: w1 h6 L. r. T4 n# }+ j (3)80387协处理器
$ L8 n$ G) W6 k0 k4 Q: a 80387协处理器使用80位内部结构，实现了IEBB浮点格式。其中包括32位单精度实型数、64位双精度实型数、80位的扩展实型数、16位字整型数、32位短整型数、64位长整型数和18位BCD整数7种数据类型的运算。80387还扩充了80386的指令系统。
: B7 n* g$ s9 W1 @6 M* @. r! h 3.80486微处理器% }2 w, Y: l% x8 b6 b! P
80486完全兼容80386系列机体结构和软件。与80386相比，80486采用RISC技术，并将以前的微代码控制改为布线逻辑直接控制，从而大大加快了指令执行速度，基本指令可在一个时钟周期内完成。采用单倍时钟，最高时钟频率达100MHz。80486开始将8KB的数据和指令混合型高速缓冲存储器和浮点运算部件FPU集成在芯片内。内部数据总线宽度为64位。处理速度比大大提高。
$ W: x2 Z% D9 P3 n 4.80486的内部构成
- L3 m* r0 k0 ~5 m- ] 80486是增强性能的80386，80486芯片内集成有自己的数值协处理器和自己的芯片Cache(这两者在80386系统中是两块独立的芯片)，这大大增强了80486的整体性能。 |
发表于 2012-7-31 20:55:16
