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1、微机原理与接口技术,第12章 高档微处理器,第12章 高档微处理器,教学提示：微机中发展最快的部件是微处理器，与其配套的系统主板也不断推陈出新,同时还产生了多种总线形式。自从8086被广泛使用之后，Intel公司又相继推出80286，80386，80486，Pentium等微处理器。教学要求：通过本章学习，使读者了解几种高性能的微处理器，这对于把握微型计算机技术的未来发展动向无疑是有帮助的。,第11章 总 线 技 术,第11章 总 线 技 术,本章内容,12.1 80 x86系列微处理器27012.1.1 8086/808827012.1.2 8028627112.1.3 8038627112
2、.1.4 8048627212.2 Pentium 微处理器27312.2.1 Pentium I27312.2.2 Pentium II/Celeron27412.2.3 Pentium III/Celeron27512.2.4 Pentium/Celeron27512.3 新一代64位微处理器,12.1 80 x86系列微处理器,Intel公司是目前世界上最有影响的微处理器生产厂家，也是世界上第一个微处理器生产厂家。它们生产的80 x86系列微处理器一直是个人微机的主流CPU。12.1.1 8086/8088 1978年6月8日，Intel公司推出第一个标准的16位CPU8086，如图12
3、.1(a)、(b)所示。内部外部总线都是16位，20条地址线，有1MB的寻址能力。8086集成2.9万只晶体管，时钟频率为4.77MHz，同时还生产出与之配合的数学协处理器8087，如图12.1(c)所示。这两种芯片使用相同的指令集，可以互相配合提升科学运算的效率。1979年1月1日，Intel公司推出了8088 CPU，如图12.1(d)所示。8088的内部结构与8086基本相同，是16位的处理器结构。但是，8088把对外的数据总线设计成为8位而不是16位。8088是早期的PC/XT机，有两种地址：逻辑地址和物理地址，有一种工作方式：实地址方式。8086处理器标志着x86王朝的开始。,12.
4、1 80 x86系列微处理器,图12.1 8086/8088 CPU,12.1 80 x86系列微处理器,12.1.2 80286 1982年2月1日，Intel公司推出80286 CPU，如图12.2所示。80286芯片集成了14.3万只晶体管、16位字长，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位。可寻址16MB内存，PC/AT机是最早的286机。支持两种工作方式：实地址方式和保护方式。,图12.2 80286 CPU,12.1 80 x86系列微处理器,12.1.3 80386 1985年10月17日，Intel公司推出80386 CPU
5、，如图12.3所示。80386是Intel公司英特尔第一种32位处理器。也是第一种具有“多任务”功能的处理器。所谓“多任务”，就是说处理器可以同时处理几个程序的指令。80386提供了3种工作方式：实地址、保护方式和虚拟86方式；3类地址：逻辑、线性和物理。,图12.3 80386 CPU,12.1 80 x86系列微处理器,12.1.4 80486 1989年4月10日，Intel公司推出80486 CPU，如图12.4所示。80486是Intel公司第一个内部包含数字协处理器的CPU，并且在x86系列中首次使用了RISC(精简指令集)技术，从而提升了每时钟周期执行指令的速度。80486还采用
6、了突发总线方式，大大提高了处理器与内存的数据交换速度。80486分为两种：有数学协处理器的80486 DX和无数学协处理器的486 SX。,图12.4 80486 CPU,12.2 Pentium 微处理器,12.2.1 Pentium I 1993年3月22日，Intel公司推出Pentium(奔腾)处理器Pentinm I，如图12.5(a)、(b)所示。第一代的Pentium代号为P54C，其后又发布了代号为P55C，内建MMX(多媒体指令集)的新版Pentium处理器。1995年11月1日，Intel公司推出Pentium Pro处理器，如图12.5所示(c)、(d)。Pentium
7、Pro是Intel公司首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎和科学计算等领域。1997年1月8日，Intel公司推出Pentium MMX处理器，如图12.5(e)所示。Pentium MMX是Intel公司在Pentium内核基础上改进的，最大的特点是增加了57条MMX指令。这些指令专门用来处理音视频相关的计算，目的是提高CPU处理多媒体数据的效率。,12.2 Pentium 微处理器,图12.5 Pentium I处理器,12.2 Pentium 微处理器,12.2.2 Pentium II/Celeron 1998年2月，Intel公司推出Penti
8、um II处理器，如图12.6(a)、(b)所示。Pentium II处理器内部集成了750万只晶体管，并且整合了MMX指令集技术，可以更快更流畅地播放影音Video、Audio以及图像等多媒体数据。Pentium II首次引入了封装(Single Edge Contact)技术，将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。同年，Intel公司推出Pentium II Xeon(至强)处器，如图12.6(c)所示。Xeon是Intel公司推出的新品牌，取代之前使用Pentium Pro品牌。产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场。1999年，Intel公司推出Celeron(赛扬)处理器，如图1
9、2.6(d)所示。从内核看，Celeron与Pentium II没有本质上的不同，两者最大的区别在于高速缓存上。,12.2 Pentium 微处理器,图12.6 Pentium II/Celeron 处理器,12.2 Pentium 微处理器,12.2.3 Pentium III/Celeron 1999年，Intel公司推出Pentium III处理器，如图12.7(a)、(b)所示。从Pentium III开始，Intel又新增了70条新指令(SIMD，SSE)，主要用于因特网流媒体扩展(提升网络演示多媒体流、图像的性能)、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。同年，Intel公司推出
10、Pentium III Xeon(至强)处理器。,图12.7 Pentium III处理器,12.2 Pentium 微处理器,12.2.4 Pentium/Celeron 2000年，Intel公司推出Pentium 处理器，如图12.8(a)、(b)所示。Pentium 引入了NetBurst新结构，NetBurst结构带来好处有：较快的系统总线(Faster System Bus)；高级传输缓存(Advanced Transfer Cache)；高级动态执行(Advanced Dynamic Execution)(包含执行追踪缓存Execution Trace Cache、高级分支预测E
11、nhanced Branch Prediction)；超长管道处理技术(Hyper Pipelined Technology)；快速执行引擎(Rapid Execution Engine)；高级浮点以及多媒体指令集(SSE2)等。Pentium 还提供了SSE2指令集，这套指令集增加144个全新的指令，用在128b压缩的数据方面。Pentium 也有对应型号的Celeron处理器应对低端市场。2001年，Intel公司推出Xeon处理器，如图12.8(c)所示。,12.2 Pentium 微处理器,图12.8 Pentium 4/Celeron处理器,12.3 新一代64位微处理器,2001年
12、，Intel公司推出第一款64位元微处理器Itanium(安腾)处理器，如图12.9(a)所示。Itanium(安腾)处理器是为顶级、企业级服务器及工作站设计的，在Itanium处理器中体现了一种全新的设计思想，完全是基于平行并发计算而设计(EPIC)。2002年，Intel公司推出Itanium 2处理器(代号Mckinley)，如图12.9(b)所示。Itanium 2处理器是Intel第二代64位系列的产品。Itanium 2处理器是以Itanium架构为基础所建立与扩充的产品。提供了二位元的相容性，可与专为第一代Itanium处理器优化编译的应用程序兼容，并且大幅提升了50%100%的效能。2003年，Intel公司推出Pentium M处理器。虽然以前有移动版本的Pentium II、III，甚至是Pentium-M产品，但是这些产品仍然基于台式电脑处理器的设计，增加了一些节能、管理的新特性而已。即便如此，Pentium III-M和Pentium-M的能耗远高于专门为移动运算设计的CPU,12.3 新一代64位微处理器,图12.9 Itanium和Itanium 2安腾处理器,第 12 章结束,作业：,
