2011年計算機等級考試三級PC技術第二章要點(4)
四、80x86微處理器的結構和功能
(一)80x86微處理器
1.8086/8088主要特征
(1)16位數據總線(8088外部數據總線為8位)。
(2)20位地址總線，其中低16位與數據總線復用。可直接尋址1MB存儲器空間。
(3)24位操作數尋址方式。
(4)16位端口地址線可尋址64K個I/O端口。
(5)7種基本尋址方式。有99條基本指令。具有對字節、字和字塊進行操作的能力。
(6)可處理內部軟件和外部硬件中斷。中斷源多達256個。(7)支持單處理器、多處理器系統工作。
2.8086微處理器內部結構
8086微處理器的內部結構由兩大部分組成，即執行部件EU(Execution Unit)和總線接口部件BIU(Bus Interface Unit)。和一般的計算機中央處理器相比較，8086的EU相當于運算器，而BIU則類擬于控制器。
3.8086最小模式與***模式及其系統配置
最小模式在結構上的特點表現為:系統中的全部控制信號直接來自8086CPU。
與最小模式相比，最明顯的不同是系統中的全部控制信息號不再由8086直接提供，而是由一個專用的總線控制器8288輸出的。
4.8087與8089處理機簡述
(1)8087協處理機
8087協處理機與8086組合在一起工作，以彌補8086在數值運算能力方面的不足，所以它又稱為協處理機。
(2)8089I/O處理機
8089是一個帶智能的I/O接口電路，相當于大型機中的通道，它將CPU的處理能力與DMA控制器結合在一起。它具有52條基本指令，1MB的尋址能力，包含兩個DMA通道。
8089也可以與8086聯合在一起工作，執行自己的指令，進行I/O操作，只在必需時才與8086進行聯系。在8089的控制下，可以進行外設與存儲器之間、存儲器與存儲器之間以及外設與外設之間的數據傳輸。同時，8089還可以設定多種終止數據傳輸的方式。
5.總線時序
一個基本的總線周期包括4個時鐘周期，即4個時鐘狀態T 1 、T 2 、T 3 和T 4 。
(二)80286\80386\80486微處理器
1.80286微處理器
(1)80286的特征
80286是一種高性能的16位微處理器，向上兼容8086/8088，可以有效地利用8086系列軟件。80286引入虛擬地址空間的概念，具有存儲器管理功能，能為每一個任務分配多達1G字節的虛擬地址空間并映射到16M字節的物理地址中去。80286具有保護功能，可對段的邊界、屬性和訪問權等進行自動檢查，通過四級環結構和任務之間相互隔離，可建立可靠性高的系統軟件。80286具有高效率的任務轉換功能，適用于多用戶、多任務系統。80286工作時鐘為8～12MHz，工作時鐘多樣化，便于組成高性能價格比的系統。
(2)80286的結構
80286內部結構中，除了EU執行單元外，總線接口部件BIU又細分成地址部件AU、指令部件IU和總線部件BU。(3)80286的工作方式
80286微處理器有兩種工作方式:實地址方式和保護虛擬地址方式。
2.80386微處理器
(1)80386的特征
80386是一種靈活的32位微處理器，可以處理8位、16位、32位等多種類型的數據，有8個32位通用寄存器。80386可直接輸出32位的物理地址，***可支持4GB字節的物理內存空間。
(2)80386微處理器內部結構
80386的內部結構是由6個能并行操作的功能部件組成，即總線接口部件、代碼預取部件、指令譯碼部件、存儲器管理部件、指令執行與控制部件。這些部件按流水線結構設計，指令的預取、譯碼、執行等步驟由各自的處理部件并行處理。這樣，可同時處理多條指令，提高微處理器的處理速度。
(3)80387協處理器
80387協處理器使用80位內部結構，實現了IEBB浮點格式。其中包括32位單精度實型數、64位雙精度實型數、80位的擴展實型數、16位字整型數、32位短整型數、64位長整型數和18位BCD整數7種數據類型的運算。80387還擴充了80386的指令系統。
3.80486微處理器
80486完全兼容80386系列機體結構和軟件。與80386相比，80486采用RISC技術，并將以前的微代碼控制改為布線邏輯直接控制，從而大大加快了指令執行速度，基本指令可在一個時鐘周期內完成。采用單倍時鐘，***時鐘頻率達100MHz。80486開始將8KB的數據和指令混合型高速緩沖存儲器和浮點運算部件FPU集成在芯片內。內部數據總線寬度為64位。處理速度比大大提高。
4.80486的內部構成
80486是增強性能的80386，80486芯片內集成有自己的數值協處理器和自己的芯片Cache(這兩者在80386系統中是兩塊獨立的芯片)，這大大增強了80486的整體性能。
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