文档介绍：第2章IA-32结构微处理与8086
8086/8088 CPU
8086/8088外围电路
80286 CPU
80386/80486 CPU
Pentium CPU
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。
8086功能的扩展
1. 从16位扩展为32位
8086是16位微处理器。它的内部寄存器的主体是16位的。它的主要用于存放操作数的数据寄存器是16位的。它的主要的用作为地址指针的指针寄存器也是16位的。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。
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。目前,计算机正从32位向64位转移。
32位地址能寻址4GB物理地址。到目前,仍远大于主流计算机的实际内存配置,仍有广阔的应用余地。
8086功能的扩展
2. 从实模式至保护模式
当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。
8086功能的扩展
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。
8086功能的扩展
3. 片内存储管理单元- MMU
32位地址,可寻址4GB物理地址。但应用程序却需要庞大的地址空间。因此,在操作系统中提供了虚拟存储器管理机制,而这要求硬件支持。因而,在80386中提供了片内的MMU。提供了4K页、页表等支持。
8086功能的扩展
以上三点是80386相对于8086的主要功能扩展。
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)。因此,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。
8086功能的扩展
5. MMX技术
为支持多媒体技术的应用,如音乐合成、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。
8086功能的扩展
6. 数据流SIMD扩展( Streaming SIMD Extensions -SSE)
自Pentium III处理器开始,在IA-32微处理器中引进了数据流SIMD(单指令多数据)扩展(SSE)技术。SSE指令集包括了70条指令,其中包含提高3D图形运算效率的50条SIMD浮点运算指令、12条MMX 整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输指令。
8086功能的扩展