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1、2.3 CISC与RISC技术,2.3.1 CISCCISC(complex instruction set computer),复杂指令集计算机。80286、8086/8088为此设计流派。特点：1、复杂指令。2、多种类的内存参考方式（多种寻址方式）。3、微程序结构。基于微指令操作，一个处理过程由几个微指令来完成。,2.3.2 RISC,RISC（reduced instruction set computer,精简指令集计算机）80386以后的CPU趋于用RISC理论设计。特点：1、增加通用寄存器数量，减少CPU对内存的访问。2、缩短并统一指令长度，简化取指及指令译码电路和操作。3、采用指
2、令流水处理技术。4、采用装入/存储体系结构。5、内置高性能的浮点运算部件。,2.4 80X86至Pentium系列微处理器技术概述,潮流和未来-飞速发展的CPU 奔腾4的时代 走近64位CPU,2.4.1 80286微处理器,按多任务特性设计。采用1.5m工艺，集成了134,000个晶体管，工作频率为6MHz。80286的数据总线仍然为16位，但是地址总线增加到24位，使存储器寻址空间达到16MB。,1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机IBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（ISA）。该结构提供了一个16位、高性能的I/O扩展总线。,2.
3、4.2 80386 微处理器,1、80386微处理器的主要特点全32位体系：32位地址线，32位DB，实模式寻址4GB。功能结构：6个逻辑单元，流水线方式工作。片内有存储器管理单元，支持分段与分页两级管理。引入多任务、任务切换概念。引入四级特权机制。有类型、内存越限等保护特性检查。硬件支持DEBUG功能，可设置数据断点和ROM断点。2、80386的体系结构（略）P60,2.4.3 80486微处理器,特点:1、采用RISC技术，比386增加了高速缓冲单元和浮点运算单元。2、CPU内增加8K高速缓存。3、CPU内有浮点运算单元（协处理器）。4、采用了猝发式总线的总线技术。5、以实模式与8086/
4、8088兼容。6、支持多处理器系统。,2.4.4 Pentium 微处理器,在体系结构上，Pentium在内核中采用了RISC技术，可以说它是CISC和RISC技术相结合的产物。64位数据线，32位地址线。内部有两条指令流水线。,2.4.5 Pentium 微处理器 P65,采用双独立总线的结构。大宽带总线、高处理性能。Pentium微处理器3个系列15种产品，采用了100MHz和133MHz的FSB总线。片内有32K非锁定一级高速缓存和512K非锁定二级高速缓存，增加了SSE新指令集,2.4.7 Pentium IV 微处理器,2000年下半年，Intel推出了代号Willamette的处理
5、器，它是英特尔IA-32 CPU家族中最新的成员，也是英特尔P6系列的终结者。这就是Pentium IV（P4）。P4 CPU基于新的32位微结构，在许多方面超过了奔腾/等上两代的IA-32 CPU。NetBurst微架构是Pentinum 4处理器的基石。这里解释一下处理器的架构与微架构：处理机的架构指的是指令集、寄存器和程序员公用的内存驻留的数据结构，它们在处理器的发展进程中得到继承和增强。处理机的微架构指的是处理机架构在硅片上的实现。,NetBurst微架构特点细节：超流水线技术执行追踪Cache快速执行引擎REE 400MHz 系统总线 先进的动态执行 流式SIMD扩充2（SSE2）,
6、Pentium IV 处理器及搭配的RDRAM内存条,2.4.8 新一代微处理器,走近64位CPU 64位处理器针对的主要对象是目前对32位系统感觉受限制的用户。一些用来设计汽车、卫星以及一些其他的非常复杂的产品的MCAD软件（机械计算机辅助设计软件）将通过64位系统得到不少的性能提升。另外，超大规模的数据库软件也由于64位的大内存寻址区域而获得不少优势。可见其企业级应用是相当广泛的。Intel的64位结构叫做IA-64。目前，Intel同时推出了Pentium 4以及Intel第一个从IA-32到IA-64架构转换的产品Itanium。,图2-24 Intel的64位CPUItanium,（
7、1）IA-64架构的特点,1）更改现有工业标准体系，建立IA-64架构后将采用并行运算方式的体系；2）单指令简化，即每条指令执行的功能减少，但执行效率变高；3）由于运行指令并行化，并且采用了程序控制指令，使分支预测更加准确，提高运算的利用效率；4）增加程序运行时的并行运算预测能力，使内存中需要的数据更容易在Cache中命中；,5）增加内存的总容量，扩展到2的64次方，由原先的4GB内存扩展到惊人的180亿GB容量，并支持64位浮点数和32位浮点数，高精度的数字计算，提供高达82位的数据宽度。6）利用GR Stack来降低save/restore需要的调用，减少寄存器使用数量，使用的是Regis
8、ter Stacker Engine（RSE），使用全新的寄存器，总共128个64位寄存器，其中32个是静态的，96个是动态的。7）现有流水线采用的是顺序结构，一条运行结束后进行下一条，IA-64采用并行流水线结构，提高了工作效率。8）高速运算功能，在平行运算时，提供了2倍于运算频率的运算速度。,（1）IA-64架构的特点,1）64位实地址模式；2）通过寄存器前缀（REX）来达到寄存器扩展；3）增加8个新的通用寄存器（GPRs），代号为R8到R15；4）扩展通用寄存器的宽度到64位；5）增加8个128位的SSE寄存器，标号为XMM8到XMM15；6）新的RIP关联数据地址模式；7）单一字节寄存
9、器地址。,表2-7显示的就是x86-64架构中的模式结构图，并标示了适用情况。,2.5 80X86至Pentium系列微处理器的程序设计模型,2.5.1 通用寄存器1、数据寄存器：EAX EBX ECX EDX 2、指针寄存器和变址寄存器：ESP EBP ESI EDI2.5.2 专用寄存器1、专用指针寄存器：EIP EFLAG 2、段寄存器：CS DS SS ES FS GS（奔腾附加段）,2.6 实模式存储器寻址,实模式:对物理存储器(实际存储器)的1M空间进行访问的寻址方式。2.6.1 段和偏移实模式存储单元的地址=段基址+偏移地址2.6.2 默认段寄存器和偏移寄存器 段 偏移 主要用途
10、 CS IP 指令地址 SS SP或BP 堆栈地址 DS BX、DI、SI 数据地址 ES DI 串目标地址,2.6.3 段加偏移寻址机制允许重定位,重定位:完整的程序可以在存储器所允许的空间浮动，重定位到一个新的可寻址区域。原因：段地址改变，段内偏移地址不变，程序中的转移目标地址（偏移地址）不变。,2.7 保护模式存储器寻址 P79,保护模式:一种不同于实模式存储器寻址的机制，利用选择子（选择字）和描述符指定段基地址，具有保护性能。选择子：存放在段寄存器，利用选择子到存储器中选择描述表内的一个描述符。描述符：一种新的数据结构，用不同的字段描述待访问的存储器段的段基址、段区间的长度、访问权限。实模式和保护模式的寻址都可归结为段基址+偏移，但机制不同，对段寄存器的内容的解释和处理不同。,2.8 内存分页,386以后引入的重要技术，将内存按一定的大小（以4K为1页）进行分页。线性地址：程序运行时经过分段之后产生的地址。实际上是从程序中的逻辑经过分段部件转换来的。内存分页：通过分页机制，将线性地址透明地转换为寻址内存的物理地址。,THANK YOU VERY MUCH!,本章到此结束，谢谢您！,
