补充_奔腾处理器.ppt

补充奔腾系列微处理器
1 Pentium性能和结构特点
2 Pentium的寄存器
3 Pentium的虚拟存储器
4 Pentium的超标量流水线
5 Pentium的引脚信号
6 Pentium Pro
~Itanium的技术概况
重点:
Pentium工作的实模式、保护模式以及虚拟8086模式的工作原理
Pentium微处理器的超标量流水线技术
Pentium微处理器的原理结构
难点:
Pentium微处理器的只分段、只分页管理
Pentium微处理器的既分段又分页管理
存储保护中的特权级保护方式
1 Pentium性能和结构特点
Pentium性能简介(1)
1993年3月Intel公司推出了第五代微处理器Pentium Pentium是微处理器本质上的一次创新。
(BiCMOS)技术,它属于单芯片超标量流水线微处理器,片内集成了多达310万个晶体管,工作电压+5V,功耗15W。片内时钟频率(微处理器主频)与外片主总线的时钟频率相等,均为60MHz或66MHz两种。
Pentium性能简介(2)
1994年3月之后推出的Pentium(P54C),,功耗降至4W。主总线时钟频率有50MHz、60MHz以及66MHz等,经倍频后作为Pentium(P54C)内部的时钟频率(主频),表3-1列出了几种Pentium(P54C)的主频与工作电压。
表1 几种Pentium的主频与工作电压
型号
主总线时钟频(MHz)
倍数因子
主频(MHz)
工作电压
Pentium-90
60

90

Pentium-100
60

100

Pentium-120
60
2
120

Pentium-133
60
2
133

Pentium-150
60

150

Pentium-166
66

166

Pentium-200
66
3
200

Pentium性能简介(3)
Pentium通往外部存储器的数据总线为64位,CPU内部主要寄存器的宽度仍然为32位,那么Pentium、Pentium(P54C)应该是32位微处理器。外部64位数据总线(D63-D0)每次可同时传输8字节的二进制信息,若选用主总线时钟频率66MHz计算,即存储器总线的时钟频率也为66MHz,则Pentium与主存储器交换数据的速率可为528MB/S。
Pentium的原理结构(1)
一、Pentium CPU内部的主要部件
①总线接口部件
②U流水线和V流水线
③指令高速缓冲存储器Cache
④数据高速缓冲存储器Cache
⑤指令预取部件
⑥指令译码器
⑦浮点处理部件FPU
⑧分支目标缓冲器BTB
⑨微程序控制器中的控制ROM
⑩寄存器组
Pentium微处理器的原理结构图如图所示
Pentium CPU原理结构图
Pentium的原理结构(2)
二、原理结构
在Pentium CPU中,总线接口部件实现CPU与系统总线之间的连接,其中包括64位双向的数据线、32位地址线和所有的控制信号线,具有锁存与缓冲等功能,总线接口部件实现CPU与外设之间的信息交换,并产生相应的各类总线周期。
Pentium的原理结构(3)

Pentium则在片内设置了2个独立的8KB Cache,分别用于存放指令代码与数据。指令Cache是内存中一部分程序的副本,通过猝发方式从内存中每次读入一块存入某一Cache行中,便于CPU执行程序时取出并执行,数据Cache是可以读写的,双端口结构,每个端口与U、V两条指令流水线交换整数数据,或者组合成64位数据端口,用来与浮点运算部件交换浮点数据,指令Cache与数据Cache均与CPU内部的64位数据线以及32位地址线相连接。