第二IA结构微处理器与精要.ppt

2017-1-28 1第 2 章 IA-32 结构微处理器与 8086 2017-1-28 2 IA-32 微处理器是 8086 的延伸 8086 的功能结构 8086 微处理器的执行环境 2017-1-28 3 IA-32 微处理器是 8086 的延伸? IA-32 结构微处理器的增长基本上按摩尔定律发展,已经经历许多代。?但从使用者(包括程序员)的角度来看,它是以 8086 处理器为基础,是一个兼容的微处理器系列,是 8086 在功能上和性能上的延伸。 2017-1-28 4 8086 功能的扩展 1. 从 16 位扩展为 32 位? 8086 是 16 位微处理器。?内部寄存器的主体是 16 位的。?主要用于存放操作数的数据寄存器是 16 位?主要用作为地址指针的指针寄存器是 16 位?依赖分段机制,用 20 位段基地址加上 16 位的偏移量形成了 20 位的地址,以寻址 1MB 的物理地址。 2017-1-28 5 ? 1985 年, Intel 公司推出了第一个 32 位的微处理器-- 80386 ,开创了微处理器的 32 位时代。? 32 位地址能寻址 4GB 物理地址。 2017-1-28 6 ? 1981 年, IBM 公司刚推出 IBM-PC 时,主频是 5MHz ,内存是 64KB-128KB ,没有硬盘,只有单面单密度的软盘,到了 PC/ XT ,才有 10MB 硬盘。在这样的硬件资源下,采用的操作系统是 PC-DOS ( MS-DOS )。这是单用户、单任务的磁盘操作系统。操作系统本身没有程序隔离、没有保护。这是 DOS 遭受病毒泛滥的内因。 2017-1-28 7 ?随着 PC 机的大量普及,随着硬件性能的迅速提高。要求有能保护操作系统核心软件的多任务操作系统。为使这样的操作系统能在微型计算机系统中应用与普及,要求微处理器本身为这样的操作系统提供支持。?从 80286 开始,在 80386 中真正完善保护模式。在保护模式下,程序运行于四个特权级。这样, 可以实现操作系统核心程序与应用程序的严格的隔离。保护模式支持多任务机制,任务之间完全隔离。 2017-1-28 8 – MMU ? 32 位地址,可寻址 4GB 物理地址。大多数 PC 机的物理内存配置远小于 4GB 。应用程序却需要庞大的地址空间。?操作系统中提供了虚拟存储器管理机制,同时要求硬件支持。 80386 中提供了片内的 MMU ,提供了 4K 页、页表等支持。?以上三点是 80386 相对于 8086 的主要功能扩展。 2017-1-28 9 4. 浮点支持?工程应用、图形处理、科学计算等要求浮点支持(实数运算)。?自 80486 芯片开始,在 IA-32 微处理器中集成了 x87 (及其增强)浮点单元。 2017-1-28 10 5. MMX 技术?多媒体技术的应用?音乐合成、语音合成、语音识别、音频和视频压缩(编码)和解压缩(译码)、 2D 和 3D 图形(包括 3D 结构映像)和流视频等等。? IA-32 处理器中增加 MMX 技术及相应的指令