微处理器知识点梳理汇总.docx

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1、第一章微处理器是指由一片或几片大规模集成电路芯片组成的中央处理器.微型计算机是指以微处理器为基础,配以内存储器以及输入输出(I/O)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机.微型计算机系统是指由微型计算机配以相应的外围设备和其他专用电器,电源,面板,机架以及足够的软件而构成的系统.对微型计算机系统而言,其硬件部分则由微处理器,内存储器,1/0接口,输入设备和输出设备组成,而其软件则由系统软件和应用软件组成,其中系统软件主要是操作系统和语言处理程序.按组装形式和系统规模划分,常见单位微型计算机有单片机,单板机和个人计算机等.单片机即单片微型计算机,又称为“微控制器”和“嵌入式计算机”.这是一种把构成

2、一个卫星计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中的计算机.单板机.将微处理器,RAM,R0M以及一些I/O接口电路,加上相应的外设以及监控程序固件等安装在一块印刷电路板上所构成的计算机系统.个人计算机.由微处理器芯片装成,便于搬动而且不需要维护的计算机系统.采用芯片组技术后,可以简化主板的设计,降低系统的成本,提高了系统的可靠性,同时对今后的测试,维护和维修等都提供了极大的方便.芯片组决定了系统的如下特称：1CPU的类型,以及芯片主频范围；2 .内存条类型；3 .提供USB接口的数目以及IEEE1394接口的数目；4 .存储器总线的最大频率；5 .PC1总线的类型；6 .对称多处理能力；7 .对

3、内置PC1E1DE控制的支持，8 .内置PS/2鼠标,键盘控制器,BIOS以及实时时钟电路.1.3微处理器E要由三部分组成：1 .运算器；2 .控制器；3 .寄存器阵列.总线是微处理器,内存储器和I/O接口之间相互交换信息的公共通路.总线由数据总线,地址总线和控制总线组成,数据总线是从微处理器向内存储器J/0接口传送数据的通路,同时,它也是从内存储器,1/0接口向微处理器传送数据的通路,因为它可以在来那两个方向上往返传送数据,称为双向总线.地址总线是微处理器向内存储器和I/O接口传送地址的信息的通路,它是单向总线,只能从微处理器向外传送.控制总线是微处理器向内存储器和I/O接口传送的命令信号以

4、及外界向微处理器传送状态信号等信号的通路.片总线：又称“元件级总线“，“芯片总线，是微处理器芯片内部引出的总线，它是用微处理器构成的一个部件或是一个很小的系统时，信息传递的通路.内总线(IBUS)：又称“系统总线，“板级总线”，也就是常指的“微机总线”.它是用于微机系统中插件之间信息传递的通路，是微机系统所特有的，应用最多.外总线(EBUS)：又称“通信总线”，它是微机系统之间，或是微机系统与其他系统之间信息传输的通路，往往借用电子工业其他领域已有的总线标准.第二章2.1微处理器执行一段程序通常是通过重复执行如下步骤来完成的，即：* 从内存储器中取出一条指令，分析指令操作码；文读出操作数；*

5、执行指令；* 将结果写入内存储器.总线接口部件（BIU）由段寄存器，指令指针，地址形成逻辑，总线控制逻辑和指令队列等组成.BIU同外部总线连接为EU完成所有的总线操作,并形成20位的内存物理地址.执行部件（EU）由通用寄存器，标志寄存器，算术逻辑部件（A1U）和EU控制系统等组成.EU负责全部指令的执行晌BIU提供数据和所需访问的内存或I/O端口地址,并对通用寄存器,标志寄存器和指令操作数进行管理.8088和8086的区别：1 .8086的指令队列是6字节长，而8088的指令队列尾4字节长；2.8086是真正的16位机，同B1U相连的8086总线中数据总线是16位总线，而8086是准16位机，

6、同BIU相连的8088总线中数据总线为8位总线.在8086微处理器中可供程序员使用的有14个16位寄存器,这14个寄存器按用途可分为通用寄存器，指令指针，标志寄存器和段寄存器四类.通用寄存器可分为两组：1数据寄存器：数据寄存器可以用来存放8位或16位二进制操作数，这些操作数可以是参数操作的数据，操作的中间结果，也可以说操作数的地址.2 .指针寄存器和变址寄存器.只能按16位进行存取操作，主要用来形成操作数的地址,用于堆栈操作和变址运算中计算操作数的有效地址.数据寄存器包括：I累加器AX,2基址寄存器BX3计数寄存器CX4数据寄存器DX.指针寄存器和变址寄存器包括：I.堆栈指针寄存器SH3 .基

7、址指针寄存器BP4 .源变址寄存器SI5 .目的变址寄存器D1指令指针IP是一个16位专用寄存器，它指向当前需要取出的指令字节，当B1U从内存中取出一个指令字节后，IP就自动加1,指向下一指令字节.标志寄存器FR:在16位的标志寄存器FR中已定义的有9位,其中6位是状态位,3位是控制位：状态位：1 .进位标志CE主要用于加减运算,移位和环移指令等指令也会改变CF值.最高位有进位置12 .奇偶标志PF.主要在数据通信中用来检查传送有无错.反映操作结果中“1”的个数,偶数置13 .辅助进位标志AF.反应一个8位量有无进位的情况.有则置I,AF用于BCD码算术运算指令4 .零标志ZF.反应元素按运算

8、结果是否为零的情况.结果为0,置1.5 .符号标志SE反映带符号数运算结果符号位的情况.结果为负,置1.6 .溢出标志OE反映带符号数运算结果是否超过机器所能表示的数值范围的情况.溢出置1控制位：1 .方向标志DF.决定地址是递增还是递减,置1时递减,置0时递增.2 .中断允许标志IF.表示系统是否允许响应外部的可屏蔽中断.置1时允许响应.3 .陷阱标志TF.当置】时,微处理器每执行完一条指令便自动产生一个内部中断,转去执行一个中断服务程序.可以借助中断服务程序来监视每条指令的执行情况.在微机系统的内存通常存放着三类信息，即：1 .代码（指令）-指示微处理器执行何种操作；2 .数据（字符，数值

9、程序处理的对象；3 .堆栈信息一被保存的返回地址和中间结果.代码段寄存器CS,指向当前的代码段，指令由此段中取出.堆栈段寄存器SS,指向当前的堆栈段，堆栈操作的对象就是该段中存储单元的内容.数据段寄存器DS,指向当前的数据段，通常用来存放程序变量.附加段寄存器ES,指向当前的附加段，通常也用来存放数据，以及一些专用指令的操作数.存储器分段：因为8086微处理器内部数据通路和寄存器皆为16位，内部A1U只能进行16位运算，在程序中也只能使用16位地址，寻址范围局限在64K字节，为了能寻址1M字节地址，所以引用分段的概念.在具有地址变换机构的计算机中，有两种存储器地址，一种是允许在程序中编排的地址

10、-逻辑地址，另一种是信息在存储器中实际存放的地址-物理地址.存储单元的20位物理地址是通常将16位的段基值”左移4位再奖赏16位的“段内偏移量生成的.物理地址的生成：1 .当取地址时,8086会自动选择SS值作为段基值,再加上由SP提供的偏移量形成物理地址.2 .当涉及堆栈操作时,8086会自动选择SS值作为段基值,再加上由SP提供的偏移量形成物理地址.3 .当涉及一个存储器操作数时,8086会自动选择DS值作为段基值,再加上16位偏移量形成物理地址.4 .ES用于串操作指令中的数据块传送指令5 .当存储器操作数中偏移量采用BP为地址寄存器时,8086会自动选择SS值为段基值,再加上以BP为基

11、值的16位偏移量形成物理地址.2.28086的40条引脚信号按功能可分为4部分一地址总线，数据总线,控制总线以及其他（时钟与电源）.地址总线和数据总线：1. 数据总线用来在CPU与内存储器（或I/O）之间交换信息,地址总线由CPU发出用来确定cpu要访问的内存单元（或I/O）的地址信号.前者为双向,三态信号,后者为输出,三态信号.2. AD15AD0为地址/数据总线信号，3. A19S6A16S3为地址/状态总线信号.4. 8086的20条地址线访问存储器时可寻址IMB内存单元,访问外部设备时,只用16条地址A15A0,可寻址64KB个I/O端口.5. BHE/S7-总线高允许/状态S7信号（

12、输出三态）其他信号1. C1K一-时钟信号,该信号为8086cpu提供基本的定时脉冲,其占空比为1:3,以提供最佳的内部定时.2. Vcc-电源,要求接上正电压.3. GND-地线,两条接地线.8088的引脚与8086的不同之处1. 8088的地址/数据服用线为8条,即AD7AD0,而A15A8为单一的地址线.2. 8088中无BHE/S7,该引脚为SSo-状态信号线.3. 8088的存储器/【O控制信号为IO/M,即该信号为高电平时,是I/O端口访问;为低电平时,是存储器访问.这与8086的M/Q线刚好相反.2.4与80486相比Pentium在结构上的特点：1 .超标量流水线2 .重新设计

13、的浮点部件3 .独立的指令cache和数据cache.4 .分支检测5 .采用64位外部数据总线.Pentiumpro芯片采用了新的体系结构：1 .一个封装内安装了两个芯片2 .指令分解为微操作3 .乱序执行和推测执行4 .超级流水线和超标量技术多能奔腾中的MMX技术是Inte180X86微处理器体系结构的重大革新,增加了很多新的技术：1 .引入新的数据类型2 .采用饱和运算3 .具有积和运算能力奔腾2芯片采用的先进技术：1 .多媒体增强技术（MMX技术）2 .动态执行技术3 .双重独立总线结构（DIB）Pentium3芯片中的70条SSE指令可分为：1 .内存连续数据流优化处理指令8条2 .

14、S1MD浮点运算指令50条3 .新的多媒体指令12条Pentium4的主要技术特性是：1 .采用3条超标量流水线,流水线深度为20级,流水线深度越大,则越易提高内核的工作频率.2 .改进了分支预测单元,为分支预测提供了更好的算法,减少了分支预测错误33%,提高了分支预测的精确度3 .采用跟踪缓存和低延迟数据缓存,跟踪缓存可以把己经用过的并经过译码后的微指令存储下来,再次执行到相同指令时,不必再一次重新译码.4 .采用该机动态执行技术(ADE),改善因流水线深度加大而带来的运算延迟问题,也可改善分支预测能力.5 .待用64位4倍数据速率(QDR)处理器前端总线(FSB)技术6 .增加了144条S

15、SE2指令,引入了新的数据格式-128位S1MD整数运算和64位双精度浮点运算.7 .在第二代PentiUm3中采用了超线程技术,使单芯片的工作能力类似于双芯片的工作，提高总体性能15%30%PentiumM微处理器采用全新的体系结构,以解决高性能和低功耗,高性能和小体积的矛盾,采用的技术：1 .适合于移动微处理器的流水线2 .大容量的12cache3 .电源优化的处理器系统总线.4 .高级分支预测技术5 .专用堆栈管理器6 .增强型的speedstep技术7 .微指令操作融合8 .嵌入双频无线连接功能.ERIC的3项关键技术：1 .断定执行2 .推测装入3 .高级装入在Itanium处理器中的9个执行单元：1. 2个整数/MMX执行单元2. 2个浮点执行单元3. 2个存储管理执行单元4. 3个转移处理单元第三章8086的寻址方式有:立即寻址,寄存器寻址,存储器寻址,串操作寻址,外设I/O端口寻址以及程序转移操作寻址.存储器操作数的寻址方式按其有效地址EA分为：1 .直接寻址2 .寄存器间接寻址3 .基址寻址4 .变址