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。 Pentium 采用了 μm双极性互补金属氧化半导体(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 )采用了 μm的CMOS 技术,工作电压降为 ,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 或 Pentium - 100 60 100 Pentium - 120 602 120 Pentium - 133 602 133 Pentium - 150 60 150 Pentium - 166 66 166 Pentium - 200 663 200 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( D 63-D 0)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) Cache 和数据 Cache 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。