第六章 微处理器的内部组成及外部功能特性PPT课件
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《微处理器原理NEW》课件

详细描述
总线是微处理器中用于连接各个部件的数据 传输通道。它由一组传输线组成,用于传输 数据、地址和控制信号。通过总线,各个部 件之间可以进行快速、高效的数据传输,实 现微处理器各个部分之间的通信和数据交换 。
03
微处理器的指令系统
指令系统的定义与分类
要点一
总结词
指令系统是微处理器中用于执行各种操作的核心部分,它 定义了指令的格式、寻址方式、操作数类型以及指令的功 能。根据指令系统的不同,微处理器可以分为复杂指令集 计算机(CISC)和精简指令集计算机(RISC)。
微处理器在其他领域的应用
工业控制
01
在自动化生产线和工业控制系统中,微处理器用于控制机械运
动和监测各种传感器。
汽车电子
02
现代汽车中的发动机控制、刹车系统、安全气囊等都依赖于微
处理器。
消费电子
03
从电视、洗衣机到手机,几乎所有消费电子产品都使用微处理
器。
微处理器的发展趋势与未来展望
多核化
为了提高性能和效率,微处理 器正朝着多核化方向发展。
04
微处理器的编程语言
汇编语言
汇编语言是一种低级语言,与 机器语言相对应。
它使用助记符表示指令,易于 记忆。
汇编语言具有优化空间,能够 提高程序的执行效率。
但汇编语言编写难度较大,需 要深入了解微处理器的架构和 指令集。
高级语言
01 高级语言是一种抽象程度较高的编程语言 。
02 它使用高级语法和语义,使得编程更加方 便和易于理解。
02
微处理器的基本结构
运算器
总结词
运算处理的核心
详细描述
运算器是微处理器中负责执行算术和逻辑运算的部件,包括加法、减法、乘法 和除法等基本运算,以及与、或、非等逻辑运算。它能够快速地处理各种算术 和逻辑操作,是微处理器中运算处理的核心。
第六章 微处理器8086的总线结构和时序PPT课件

(2)多总线结构
面向CPU的双总线结构
双总线结构
面向主存的双总线结构
多总线结构
① 双总线结构 a) 面向CPU的双总线结构
M CPU
I/O
I/O
I/O
缺点:存储器与I/O设备的数据传输必须通过CPU
b) 面向存储器的双总线结构
CPU
M
I/O
I/O
I/O
② 多总线结构 • 系统中拥有两个以上的总线
第6章
微处理器8086的总线结构
和时序
mov ax,12h call display Jmp 1234h
6.1 8086系统总线结构
6.1 .1 系统总线及结构
1、总线:
是一组导线和相关的控制、驱动电
路的集合。是计算机系统各部件之间
传输地址、数据和控制信息的公共通
道。
地址总线(AB)
数据总线(DB)
2)控制总线:
• WR:输出,三态 –写选通信号,表示CPU正在写数据到 MEM或I/O设备。
• RD:输出,三态 –读信号,表示CPU正在从总线上读来自 于MEM或I/O设备的数据。
• M/IO:输出,三态 –区分是读写存储器还是读写I/O端口 (即地址总线上的地址是存储器地址还 是I/O端口地址)。
– 驱动、隔离 – 单向、双向 • 锁存器 – 信息缓存(有些同时具有总线驱动
能力) – 信息分离(如地址与数据的分离)
① 三态总线驱动器
输入 OE
输入 OE
输出
输入 OE
输出
输入
OE
输出 输出
典型总线驱动器芯片
• 8286 / 74LS245 —— 8双向总线驱动器
–内部包含8个双向三态门
精品课件-- Intel系列微处理器

5
2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
由于EU和BIU两个独立的功能部件可以并行工作,改变了以前8位微处理 器执行程序时的串行工作方式,使得取指令操作码和分析、执行操作重叠进 行,从而形成了两级指令流水线结构,提高了微处理器的运行速度。如图。
6
(2)存储器的分段模式 8086/8088引入了“分段”的概念。即把1MB的物理存储空间分成若干个逻
图2-5 80486的流水线工作示意图
15
2.内部寄存器组 80486的寄存器按功能可分为四类:基本寄存器、系统级寄存器、调
试和测试寄存器、浮点寄存器。 (1)基本寄存器
图2-6 基本寄存器
16
(2)系统级寄存器 系统级寄存器包括4个控制寄存器和4个系统地址寄存器。
1)控制寄存器 80486有4个32位的控制寄存器(CR0、CR1、CR2和CR3),它们的作用是保存全局
物理地址=段基址×l6+段内偏移地址
BIU中的4个16位的段寄存器CS、SS、 DS和ES分别存放着4个当前段(代码段,堆 栈段,数据段,附加段)的段基址。
7
2.1.2 80286微处理器 80286是继8086之后推出的一种增强型标准16位微处理器。与8086/8088
相比,它在结构上有很大改进,性能上有明显提高。主要表现在: (1) 内部由执行单元EU(Execution Unit)、总线单元BU(Bus Unit)、
13
2.2.2 80486微处理器的内部结构 1.内部结构
图2-4 80486微处理器的内部结构示意图
14
由图2-4可见,80486微处理器的内部结构主要由8个逻辑单元组成:总 线接口单元、指令预取单元、指令译码单元、指令执行单元、段管理单 元、页管理单元、高速缓冲存储器单元和浮点运算单元。
2.指令流水线和存储器的分段模式 (1) 指令流水线
由于EU和BIU两个独立的功能部件可以并行工作,改变了以前8位微处理 器执行程序时的串行工作方式,使得取指令操作码和分析、执行操作重叠进 行,从而形成了两级指令流水线结构,提高了微处理器的运行速度。如图。
6
(2)存储器的分段模式 8086/8088引入了“分段”的概念。即把1MB的物理存储空间分成若干个逻
图2-5 80486的流水线工作示意图
15
2.内部寄存器组 80486的寄存器按功能可分为四类:基本寄存器、系统级寄存器、调
试和测试寄存器、浮点寄存器。 (1)基本寄存器
图2-6 基本寄存器
16
(2)系统级寄存器 系统级寄存器包括4个控制寄存器和4个系统地址寄存器。
1)控制寄存器 80486有4个32位的控制寄存器(CR0、CR1、CR2和CR3),它们的作用是保存全局
物理地址=段基址×l6+段内偏移地址
BIU中的4个16位的段寄存器CS、SS、 DS和ES分别存放着4个当前段(代码段,堆 栈段,数据段,附加段)的段基址。
7
2.1.2 80286微处理器 80286是继8086之后推出的一种增强型标准16位微处理器。与8086/8088
相比,它在结构上有很大改进,性能上有明显提高。主要表现在: (1) 内部由执行单元EU(Execution Unit)、总线单元BU(Bus Unit)、
13
2.2.2 80486微处理器的内部结构 1.内部结构
图2-4 80486微处理器的内部结构示意图
14
由图2-4可见,80486微处理器的内部结构主要由8个逻辑单元组成:总 线接口单元、指令预取单元、指令译码单元、指令执行单元、段管理单 元、页管理单元、高速缓冲存储器单元和浮点运算单元。
微处理器内部结构.ppt

2 8086/8088 CPU 主要性能
字长:16位 / 准16位。
时钟频率:8086/8088标准主频为5MHz,8086/8088-2主频为8MHz。
数据、地址总线复用。
最大内存容量:1MB。
基本寻址方式:8种。
指令系统:99条基本汇编指令。
可以对位、字节、字、字节串、字串、压缩和非压缩BCD
1.2 EU(Execution Unit)
功能
负责全部指令的执行; 向BIU输出(地址及结果)数据; 对Reg及PSW进行管理。
1.2 EU(Execution Unit)
组成
①
数据寄存器:AX,BX,CX,DX (16位)
8个通用寄存器
AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL(8位) 指针: SP,BP
I/O 内部通信寄存器 向“ALU数据总线” 传送数据。
“流水线”结构
总线接口部件BIU和执行部件EU并不是同步 工作的, 两者的动作管理遵循如下原则:
每当8086的指令队列中有2个空字节,BIU就会 自动把指令取到指令队列中。
而同时EU从指令队列取出一条指令,并用几个 时钟周期去分析、执行指令。
( iii )存储单元的逻辑地址和物理地址
逻辑地址 段地址 0000H~FFFFH(由段寄存器提供 ) 偏移地址 段内某个单元到段基地址的距离
(0000H~FFFFH,由指令提供 )
CPU访问存储器时,送出00000H~FFFFFH间的一个20位的物理地址。
( i )存储器空间
20根地址线
220 = 1M Byte
00000H
A19
地址
A0
1 00 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1
《微处理器 》课件

按寻址方式分类
根据指令的寻址方式,可以将指令集分为立即寻址 、寄存器寻址、内存寻址和位寻址等。
按长度分类
根据指令的长度,可以将指令集分为单字节 指令、双字节指令、三字节指令和四字节指 令等。
指令集实现方式
硬编码实现
通过硬件电路实现指令集中的所有指令,这种方 式速度快但灵活性差。
微编程实现
通过微程序控制单元实现指令集中的所有指令, 这种方式灵活性好但速度较慢。
《微处理器》PPT课件
目 录
• 微处理器简介 • 微处理器的体系结构 • 微处理器的指令集 • 微处理器的编程模型 • 微处理器的性能优化 • 微处理器的发展趋势
01
微处理器简介
微处理器的定义
微处理器是一种集成电路芯片, 它包含了计算机的中央处理器(
CPU)的主要功能。
微处理器是计算机系统的核心部 件,负责执行指令和处理数据。
并行计算技术
总结词
并行计算技术是利用多个处理器同时 执行多个任务,以提高整体计算性能 。
详细描述
并行计算技术通过将一个任务分解成 多个子任务,并分配给多个处理器同 时执行,大大加快了计算速度。这种 技术广泛应用于高性能计算、云计算 和大数据等领域。
低功耗技术
总结词
随着移动设备和便携式设备的普及,低功耗技术已成为微处理器发展的另一个重要趋势 。
微处理器的应用领域
01
02
03
04
计算机领域
个人电脑、服务器、超级计算 机等都离不开微处理器的支持
。
通信领域
手机、路由器、交换机等通信 设备中都有微处理器的身影。
工业控制领域
自动化生产线、机器人、智能 家居等都需要微处理器进行控
微处理器ppt6

注: 数据信息是CPU与外设经I/O接口传送的有用信息; 状态、控制信息是CPU经I/O接口与外设传送的配合信息; 为了CPU与外设间的数据传送,加入必要的握手信息 (状态、控制)非常重要
7
I/O 接口中的信息流
简单I/O接口图
数据总线
数据缓存寄存器
端口A寄存器 端口B寄存器
I/O数据
I/O数据 控制 状态
若状态位D2为1,则表明先前送出的数据还没打印,就不
能再送数据出去;
数据总线 数据 地址总线
STROB
数据缓 冲器
打印机
输 出 设 备 ) (
译码 78H BUSY 电路 7AH
端口
D2
触发信号 状态 端口 状态信号
ACK
控制总线 信号
状态 检测
接口电路
20
前例-打印机接口握手时序图
BUSY(D2) ACK
中断服务程序
执行
外部设备 中断服务 子程序 现行 主程序 启 动
CPU
中 断 请 求 中 断 响 应
25
中 断 启 请 动 中 求 断 返 回
中 断 响 应
启 动
中 断 返 回
中 断 系 统
组成:计算机中实现中断功能的软、硬件的 总称,一般包括CPU内部配置的中断机构、外设 接口中设计的中断控制器及各类中断服务子程序。 功能:中断及返回;优先级排队和嵌套 • 中断源,中断类型号,中断向量 • 断点,现场 • 中断嵌套,中断优先级,中断屏蔽 • 中断处理过程
微处理器系统结构与嵌入式系统设计
第六章 输入/输出接口
第六章 输入/输出接口
6.1 输入/输出接口基础
功能与结构、 端口编址方式(独立、统一)、地址共用、 接口地址译码
7
I/O 接口中的信息流
简单I/O接口图
数据总线
数据缓存寄存器
端口A寄存器 端口B寄存器
I/O数据
I/O数据 控制 状态
若状态位D2为1,则表明先前送出的数据还没打印,就不
能再送数据出去;
数据总线 数据 地址总线
STROB
数据缓 冲器
打印机
输 出 设 备 ) (
译码 78H BUSY 电路 7AH
端口
D2
触发信号 状态 端口 状态信号
ACK
控制总线 信号
状态 检测
接口电路
20
前例-打印机接口握手时序图
BUSY(D2) ACK
中断服务程序
执行
外部设备 中断服务 子程序 现行 主程序 启 动
CPU
中 断 请 求 中 断 响 应
25
中 断 启 请 动 中 求 断 返 回
中 断 响 应
启 动
中 断 返 回
中 断 系 统
组成:计算机中实现中断功能的软、硬件的 总称,一般包括CPU内部配置的中断机构、外设 接口中设计的中断控制器及各类中断服务子程序。 功能:中断及返回;优先级排队和嵌套 • 中断源,中断类型号,中断向量 • 断点,现场 • 中断嵌套,中断优先级,中断屏蔽 • 中断处理过程
微处理器系统结构与嵌入式系统设计
第六章 输入/输出接口
第六章 输入/输出接口
6.1 输入/输出接口基础
功能与结构、 端口编址方式(独立、统一)、地址共用、 接口地址译码
《微处理器》幻灯片PPT

IP:指令指针存放器。
本讲回忆
什么是微处理器?其主要性能指标是? 微处理器的功能有哪些? 8086CPU的内部构造图。及其组成局部? 存放器构造? 专用存放器标志位的含义?
作业:
P39 1,2
Intel CPU 外包装盒
微处理器的主要功能
进展算术和逻辑运算。
承受存储器和I/O接口发来的
数据及发送数据给存储器和 I/O接口
可以少量暂存数据
能对指令系统进展存放、译码
并执行指令所规定的操作。
能提供整个系统所需的定时和
控制信号
可响应I/O设备的中断请求。
从程序设计角度来看: 赋值和算术表达式。 无条件转移。 条件转移以及关系和逻辑表达
微处理器的主要性能指标
字长:一次直接处理的二进制数码的位数。取决于存放
器的位数和数据总线的宽度。
主频:CPU的时钟频率。主频=外频×倍频。从80486开
场,主频=外部总线频率×倍频系数。
MIPS:表示微处理器的性能。每秒钟执行几百万条指令。
iCOMP指数:Intel评价其32位CPU性能的一种指标。
EU控制电路:从BIU指令队列取指令代码,经分析、译
码后形成各种实时控制信号。
总线接口部件BIU
包括:4个段存放器、1个指令指针存放器、1个与EU通
信的内部存放器、指令队列缓冲器、I/O控制电路和20位 的地址加法器。
BIU通过总线控制电路将CPU和内部总线与外部总线相
连,是CPU与外部交换数据的通路。
式。
循环。 数组和其他数据构造。 子程序。 输入和输出。
8086 CPU的内部构造
AX BX CX DX
AH
AL
BH
BL
本讲回忆
什么是微处理器?其主要性能指标是? 微处理器的功能有哪些? 8086CPU的内部构造图。及其组成局部? 存放器构造? 专用存放器标志位的含义?
作业:
P39 1,2
Intel CPU 外包装盒
微处理器的主要功能
进展算术和逻辑运算。
承受存储器和I/O接口发来的
数据及发送数据给存储器和 I/O接口
可以少量暂存数据
能对指令系统进展存放、译码
并执行指令所规定的操作。
能提供整个系统所需的定时和
控制信号
可响应I/O设备的中断请求。
从程序设计角度来看: 赋值和算术表达式。 无条件转移。 条件转移以及关系和逻辑表达
微处理器的主要性能指标
字长:一次直接处理的二进制数码的位数。取决于存放
器的位数和数据总线的宽度。
主频:CPU的时钟频率。主频=外频×倍频。从80486开
场,主频=外部总线频率×倍频系数。
MIPS:表示微处理器的性能。每秒钟执行几百万条指令。
iCOMP指数:Intel评价其32位CPU性能的一种指标。
EU控制电路:从BIU指令队列取指令代码,经分析、译
码后形成各种实时控制信号。
总线接口部件BIU
包括:4个段存放器、1个指令指针存放器、1个与EU通
信的内部存放器、指令队列缓冲器、I/O控制电路和20位 的地址加法器。
BIU通过总线控制电路将CPU和内部总线与外部总线相
连,是CPU与外部交换数据的通路。
式。
循环。 数组和其他数据构造。 子程序。 输入和输出。
8086 CPU的内部构造
AX BX CX DX
AH
AL
BH
BL
《微处理器概述》课件

05
CHAPTER
微处理器的发展趋势与挑战
随着移动设备的普及,低功耗技术成为微处理器的重要发展方向,旨在延长设备续航时间并降低散热成本。
总结词
低功耗技术通过优化微处理器的功耗管理,降低运行过程中的能耗。这包括采用更低电压的处理器、优化指令执行路径、降低空闲状态下的功耗等措施。此外,低功耗技术还涉及到高效的散热设计,以确保微处理器在低功耗下稳定运行。
详细描述
可扩展性技术使得微处理器能够适应不同应用场景的需求,通过模块化设计实现灵活配置。
可扩展性技术允许微处理器根据不同的应用需求进行定制化配置,包括增加或减少处理核心、调整内存大小、扩展外设接口等。这种模块化设计使得微处理器在满足性能需求的同时,保持较低的成本和功耗,为不同领域的应用提供了灵活性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
精简指令集
以简单指令集为主,强调功耗和面积的优化,常见于嵌入式系统。
复杂指令集
提供丰富的指令集,注重性能和兼容性,常见于桌面和服务器领域。
混合指令集
结合简单和复杂指令集的特点,根据应用需求进行优化。
单核处理器
只有一个处理器核,处理能力有限。
众核处理器
由大量处理器核组成,适用于大规模并行计算。
多核处理器
Intel Core i系列微处理器是Intel公司推出的高性能处理器系列,广泛应用于个人电脑、服务器等领域。
Intel Core i系列微处理器采用先进的制程技术,具有高性能、低功耗的特点,能够提供更好的性能和更长的电池续航时间。
Intel Core i系列微处理器采用Intel架构,具有高性能、低功耗、高集成度等优点,能够满足各种不同的应用需求。
THANKS
感谢您的观看。
个人电脑、服务器、工作站等都离不开微处理器。
CHAPTER
微处理器的发展趋势与挑战
随着移动设备的普及,低功耗技术成为微处理器的重要发展方向,旨在延长设备续航时间并降低散热成本。
总结词
低功耗技术通过优化微处理器的功耗管理,降低运行过程中的能耗。这包括采用更低电压的处理器、优化指令执行路径、降低空闲状态下的功耗等措施。此外,低功耗技术还涉及到高效的散热设计,以确保微处理器在低功耗下稳定运行。
详细描述
可扩展性技术使得微处理器能够适应不同应用场景的需求,通过模块化设计实现灵活配置。
可扩展性技术允许微处理器根据不同的应用需求进行定制化配置,包括增加或减少处理核心、调整内存大小、扩展外设接口等。这种模块化设计使得微处理器在满足性能需求的同时,保持较低的成本和功耗,为不同领域的应用提供了灵活性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
精简指令集
以简单指令集为主,强调功耗和面积的优化,常见于嵌入式系统。
复杂指令集
提供丰富的指令集,注重性能和兼容性,常见于桌面和服务器领域。
混合指令集
结合简单和复杂指令集的特点,根据应用需求进行优化。
单核处理器
只有一个处理器核,处理能力有限。
众核处理器
由大量处理器核组成,适用于大规模并行计算。
多核处理器
Intel Core i系列微处理器是Intel公司推出的高性能处理器系列,广泛应用于个人电脑、服务器等领域。
Intel Core i系列微处理器采用先进的制程技术,具有高性能、低功耗的特点,能够提供更好的性能和更长的电池续航时间。
Intel Core i系列微处理器采用Intel架构,具有高性能、低功耗、高集成度等优点,能够满足各种不同的应用需求。
THANKS
感谢您的观看。
个人电脑、服务器、工作站等都离不开微处理器。
《微处理器》课件

微处理器的新技术与应用
神经网络处理器
针对人工智能和机器学习应用,神经网络处理器能够加速深度学 习算法的运算。
嵌入式系统
微处理器在嵌入式系统中的应用将更加广泛,如智能家居、工业自 动化等领域。
物联网设备
随着物联网的发展,微处理器将应用于更多类型的物联网设备中, 实现设备间的互联互通。
微处理器的未来挑战与机遇
处理器体系结构
处理器核
01
处理器体系结构中的处理器核是微处理器的核心部分,负责执
行指令和处理数据。
核外设备
02
核外设备包括寄存器、高速缓存、总线接口等,用于扩展处理
器核的功能和性能。
处理器优化
03
为了提高微处理器的性能,需要对处理器进行优化,如采用流
水线技术、并行处理技术等。
03
微处理器的指令系统
《微处理器》课件
CONTENTS
• 微处理器概述 • 微处理器的体系结构 • 微处理器的指令系统 • 微处理器的编程模型 • 微处理器的应用开发 • 微处理器的未来发展
01
微处理器概述
微处理器的定义
总结词
微处理器的核心作用
详细描述
微处理器是计算机系统的核心部件,它能够执行程序指令,控制计算机的各个 部分协调工作。
技术创新
随着半导体工艺的物理极限临近,微处理器 设计将面临技术上的挑战,需要寻求新的技 术创新。
安全问题
随着微处理器广泛应用于各个领域,安全问题变得 越来越重要,需要加强安全设计和防护措施。
新市场机遇
随着技术的发展,微处理器将有更多新的应 用领域和市场机遇,如自动驾驶、虚拟现实 等。
谢谢您的聆听
THANKS
开发环境
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握它们之间的关系。
94
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
95
结束语
当你尽了自己的最大努力时,失败也是伟大的, 所以不要放弃,坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人:XXXXXX 时 间:XX年XX月XX日
第六章 微处理器的内部组成 及外部功能特性
1
本章主要内容
外部功能 特性
内部组成
2
3
4
6.1
5
6
6.2
7
8
9
6.3
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
6.4
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
6.5
34
6.6
35
6.7
36
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38
6.8
39
40
6.9
41
42
43
44
5
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49
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5
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6
74Βιβλιοθήκη (3)非流水线和流水线总线周期
7
75
7
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8
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8
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12 12
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13
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14
14
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图14
93
本章教学要求
掌握PENTIUM处理器的内部结构与功能 掌握超标量流水技术、动态转移预测技术 区分指令周期、总线周期与时钟周期,掌
94
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
95
结束语
当你尽了自己的最大努力时,失败也是伟大的, 所以不要放弃,坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人:XXXXXX 时 间:XX年XX月XX日
第六章 微处理器的内部组成 及外部功能特性
1
本章主要内容
外部功能 特性
内部组成
2
3
4
6.1
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6.2
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74Βιβλιοθήκη (3)非流水线和流水线总线周期
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图14
93
本章教学要求
掌握PENTIUM处理器的内部结构与功能 掌握超标量流水技术、动态转移预测技术 区分指令周期、总线周期与时钟周期,掌