第11章 高档微处理器.ppt

第11章11.1高能奔腾—PentiumPro1．RISC技术
Intel在开发PentiumPro微处理器高性能过程中也采用了RISC技术。PentiumPro微处理器不仅是一代卓越的超标量微处理器，而且是超流水线型的，在同样的时钟速率下比Pentium快三分之一。
2．PentiumPro新技术
Intel的PentiumPro微处理器的“DynamicExecution(动态执行)”使得PentiumPro微处理器在大多数情况下处理指令的效率比Pentium更高一些。
3．事务总线
PentiumPro微处理器采用的是事务总线设计，可以支持多个特殊的总线请求。
4．PentiumPro内部结构
PentiumPro微处理器采用的是一种特殊的总线结构。二级Cache被设计成与PentiumPro微处理器同处一个芯片内，同被封装在一起
5．PentiumPro流水线
PentiumPro微处理器使用是一种被划分为按序、乱序和退出这样三个操作部分的14级深的流水线，11.2多能奔腾—PentiumMMX
1996年底推出的Pentium微处理器系列的改进版本—PentiumMMX微处理器（多能奔腾），所采用的MMX技术是Intel最新发明的一项多媒体增强指令技术。它的指令系统新增加了57条为丰富和加速PC机上多媒体和通信而设计的新指令，所以被称之为“多媒体扩展指令系统”。1．MMX技术
PentiumMMX使用了一种叫做单指令流、多数据流（SIMD）的技术，该技术能够使CPU同时对二个、四个甚至八个数据元素进行计算，且不会降低操作速度。
2．体系结构的改进
PentiumMMX功能的增强会简化系统中其他子系统。PentiumMMX提高了处理机分担多媒体计算的能力，这将使图形加速、声频、视频的设计和实现变得简单，从而降低了整个系统的成本。
3．简单的乘—累加操作
（1）在PentiumMMX上的操作方法
（2）在经典Pentium上操作的方法11.3二代奔腾—PentiumII
1997年5月，Intel推出了与PentiumPro同一个级别的微处理器PentiumII。
PentiumII虽然采用了原有PentiumPro相同的核心体系结构，但它加快了对段寄存器写操作的速度，还增加了MMX指令，从而加速了操作系统的执行速度。由于PentiumII又增加了可重命名的段寄存器，因此PentiumII有能力可以猜测地执行写操作。
在总线方面，PentiumII采用了双独立总线结构，即其中的一条总线被连接到了二级Cache，另一条总线主要是负责主存储器的信息传送操作。1．体系结构的增强
PentiumII微处理器又新配备了八个64位的MMX寄存器，以加速多媒体任务的执行。并且配置了可重命名的段寄存器，用以加速操作系统的执行速度。
采用了MMX多媒体增强技术的PentiumII微处理器与多能PentiumMMX微处理器相比，体系结构又有新意，结合双独立总线结构，即其中一条总线连接到二级Cache，另一条总线主要负责与主存储器之间的信息传送。
2．PentiumII流水线
超标量技术被Intel巧妙地移植到CISC类的PentiumII微处理器上。
超标量组织的主要部件是
指令预取和译码部件、
调度发送和执行部件、
指令缓冲部件
恢复部件。
3.PentiumII的Cache
将PentiumII上的一级Cache的容量从16KB加倍到32KB
4.分支转移预测
PentiumII使用的是基于转移指令近期执行历史的动态转移预测策略。由一个分支转移目标缓冲存储器（BTB）负责控制着它的运行，BTB进行的是高速缓冲存储操作，其内保存着近期所遇到的有关转移指令的相关信息。11.4多能奔腾二代—PentiumIII
1999年2月，推出了PentiumIII芯片。它是为提高用户的互联网计算而设计的微处理器。
PentiumIII芯片所带来的最重要的技术创新之一就是它新增加的71条被称之为互联网的指令和处理机的序列号。
1．SSE指令
PentiumⅢ新增添的7１条互联网SSE指令，SSE指令集中包含有以下三类指令：
八条高速缓冲存储器控制指令；
50条单指令多数据浮点运算指令；
12条新的多媒体指令等；
2．PentiumIII的微体系结构
PentiumⅢ是基于Intel的P6微体系结构，其中包括增加带宽的快速100MHz系统总线、大小规模为512KB的二级Cache和使微处理器效率更高的动态执行技术。
微处理器的核心逻辑有所扩展，增加了一个新的微处理器状态、一个新的数据类型，和能够进行并行浮点和整数操作的8个128位的寄存器。总线速度扩展到450MHz、500MHz。
（1）二级Cache
PentiumⅢ把全速256KB的二级Cache集成