第四章(草拟教案) 微处理器 - CPU.ppt

第四章微处理器——CPU2.1寄存器1、通用寄存器
数据寄存器（AX，BX，CX，DX）
地址指针寄存器（SP，BP）
变址寄存器（SI，DI）
地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器
其内容为堆栈栈顶的偏移地址；
任何堆栈操作后，SP都会自动增/减量。
BP：基址指针寄存器
在间接寻址中用于存放操作数的基地址；
常用于访问存放在堆栈中的数据。

变址寄存器
SI：源变址寄存器，用于访问源操作数
DI：目标变址寄存器，用于访问目的操作数
常用于操作数的间接寻址或变址寻址。
在串操作指令中，SI存放源操作数的偏移地址，而DI存放目标操作数的偏移地址。
二、段寄存器
用于存放逻辑段的段基地址（简称段地址）
CS：代码段寄存器。代码段存放指令代码
DS：数据段寄存器
ES：附加段寄存器
SS：堆栈段寄存器：指示堆栈区域的位置
3．2．1Pentium寄存器
Pentium配备的寄存器按类可分为如下几类：
（1）基本体系结构寄存器：
①通用寄存器；
②指令指针寄存器；
③标志寄存器；
④段寄存器；
（2）系统级寄存器：
①系统寄存器；
②系统地址寄存器；
（３）调试和测试寄存器：
（４）浮点寄存器：
浮点寄存器包括：
①数据寄存器；
②标记字寄存器；
③状态字寄存器；
④指令和数据指针寄存器；
⑤控制字寄存器；

代码段寄存器CS
堆栈段寄存器SS１．基本体系结构寄存器（４）指令指针寄存器
指令指针寄存器EIP内保存有当前代码段中下一条要执行指令的偏移量。指令指针寄存器不直接供程序员使用，它由控制转移指令（转移、返回等指令）、中断及异常隐含地进行控制。
（2）控制寄存器
Pentium由于控制管理的需要，又配备了5个控制寄存器。CR0、CR1、CR2、CR3和CR4。
①控制寄存器CR0②控制寄存器CR1：
Pentium微处理器的CR1控制寄存器没有定义，供将来用。
③控制寄存器CR2：
Pentium的CR2控制寄存器内保存的是页故障线性地址。
④控制寄存器CR3：
Pentium的CR3控制寄存器是页目录基地址寄存器，保存着页目录表的物理基地址。
⑤控制寄存器CR4
较之80386、80486微处理器，Pentium又新配备了一个CR4控制寄存器。其内共设置了6个控制位。其目的是用来扩展Pentium的某些体系结构。2.2微处理器的组成原理3数学协处理器
8087是intel公司于20世纪80年代开发的一种专门进行浮点处理的微处理器。2.2.332位微处理器的组成原理2.3Pentium采用的新技术2.4操作模式2.5浮点部件2．状态字寄存器
Pentium片内浮点部件状态字寄存器内容反映的是浮点部件的全部状态和环境。根据其作用状态字又可以进一步细分成两个字段：一个是异常事故标志字段，另一个则是状态位字段。首先用一条存放在存储器中的浮点操作指令检查状态字，然后再使用Pentium指令代码再检查各位状态。3.5.2浮点部件流水线操作
1．Pentium浮点流水线
Pentium的浮点部件则是在80486的基础上重新进行了设计。它所采用的快速算法可以使诸如加法、乘法以及装入这样的常用操作速度提高了10倍。
（1）浮点流水线操作
Pentium浮点流水线是由预取PF、首次译码D1、二次译码D2、存储器和寄存器的读操作EX、首次执行X1、二次执行X2、写浮点数WF和出错报告ER共八个操作步骤组成。
其中预取PF和首次译码D1这两个操作步骤与整数流水线中的前两个操作步骤公用同一硬件资源。而浮点流水线中的第三个操作步骤是开始激活浮点指令的执行逻辑，其实浮点流水线中的前五个操作步骤与整数流水线中的五个操作步骤是同步执行的，只是多出了三个步骤而已。

浮点部件中的这八个操作步骤及相应操作和完成的工作:

1）PF预取
2）D1指令译码(首次译码)
3）D2地址生成(二次译码)
4）EX存储器和寄存器的读操作,将浮点数据转换成外部存储格式且还要执行存储器的写操作。
5）X1浮点执行步骤1（首次执行）；将外部存储器数据格式转换成内部浮点数据格式,并且还要把操作
数写到浮点寄存器上。
6）X2浮点执行步骤2（二次执行）；
7）WF写浮点数，完成舍入操作,并且把计算后的浮点结果写到浮点寄存器(此时可进行旁路2操作)。
8）ER报告出现的错误/更新状态字的状态。