Pentium微处理器
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Pentium微处理器是 1993 年投入使用的， Pentium 微处理器是1993 年投入使用的 ， 微处理器是 1993年投入使用的 80X86系列保持完全兼容 采用0 系列保持完全兼容。 与80X86系列保持完全兼容。采用0.8微米的 Bi-CMOS技术 使芯片集成度达到310 技术， 310万个晶 Bi-CMOS技术，使芯片集成度达到310万个晶 体管。 全部引脚被封装在一个大型的237 237针 体管 。 全部引脚被封装在一个大型的 237 针 PGA中 时钟频率有60MHz、66MHz 75MHz 60MHz MHz、 MHz、 PGA中。时钟频率有60MHz、66MHz、75MHz、 90MHz 100MHz 120MHz 133MHz 150MHz MHz、 MHz、 MHz、 MHz、 90MHz 、 100MHz 、 120MHz 、 133MHz 、 150MHz 166MHz等多种，其中Pentium 66的运算速 MHz等多种 Pentium及166MHz等多种，其中Pentium-66的运算速 度为112MIPS。业内人士认为Pentium 112MIPS Pentium是一个 度为112MIPS。业内人士认为Pentium是一个 划时代的微处理器， 划时代的微处理器，它的性能已超过了原有 的工作站及超级小型机。 的工作站及超级小型机。
7ຫໍສະໝຸດ Baidu
5．固化常用指令
Pentium对一些常用指令如MOV、PUSH、 Pentium对一些常用指令如MOV、PUSH、 对一些常用指令如MOV POP、INC、DEC、TEST及JMP等改用硬件实 POP、INC、DEC、TEST及JMP等改用硬件实 现，而不使用微操作，加快了指令的执行 而不使用微操作， 速度。 速度。
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本 节 结 束 ， 谢 谢 合 作 ！
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2．分支预测技术
为了减少由于转移导致流水线的效率损失 ， Pentium采用分支预测技术来动态预测指令的目标 Pentium 采用分支预测技术来动态预测指令的目标 地址，从而节省了CPU的执行时间。 CPU的执行时间 地址 ， 从而节省了 CPU 的执行时间 。 通常在用户程 序中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中， 序中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中， 这些转移指令由于产生分支可能使予取和予译码指 令作废。 Pentium内部有两个予取指令缓冲队列 内部有两个予取指令缓冲队列， 令作废。 Pentium内部有两个予取指令缓冲队列， 在执行条件转移指令前，一个以顺序方式予取指令， 在执行条件转移指令前，一个以顺序方式予取指令， 另一个以转移方式予取
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在存储管理中，Pentium的页面大小除 在存储管理中，Pentium 的页面大小除 可采用80386 80486的 KB页面外 80386、 页面外， 可采用80386 、80486 的4KB 页面外，还可 选用高达4MB的页面 的页面。 选用高达4MB的页面。页面尺寸由控制寄 存器CR 中的PSE位来选择。当选用4MB页 CR4 PSE位来选择 存器CR4中的PSE位来选择。当选用4MB页 面时，只需用页组目录项表来寻址4MB页 面时，只需用页组目录项表来寻址4MB页 无需页表， 面 ， 无需页表 ， 从而极大地减少了内存 用量，并加快访问内存的速度。 用量，并加快访问内存的速度。
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3．双Cache的采用
Pentium内部有两个Cache，每个8KB。一 个Cache用于指令高速缓存，另一个用于数 据高速缓存。这两个高速缓存可同时存取， 前者可提供多达32位的原始操作码，后者每 个时钟周期内可以提供两次存取的数据。这 种双路高速缓存结构减少了争用高速缓存所 造成的冲突，改进了处理器性能。
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Pentium微处理器有如下技术特点： Pentium微处理器有如下技术特点： 微处理器有如下技术特点 1．采用超标量双流水线结构 超标量流水线设计是Pentium Pentium微处理器技 超标量流水线设计是 Pentium 微处理器技 术的核心。 术的核心。所谓超标量就是处理器内部含有 多个执行单元来完成多条指令的同时执行。 多个执行单元来完成多条指令的同时执行。 Pentium有两条分别称为 有两条分别称为U 的指令流水线， Pentium 有两条分别称为 U 和 V 的指令流水线 ， 各自有独立的算术逻辑单元ALU ALU及高速缓存 各自有独立的算术逻辑单元 ALU 及高速缓存 结构。这种双流水线并行作业的方式， 结构。这种双流水线并行作业的方式，使得 Pentium在每个时钟周期内可同时执行两条 Pentium 在每个时钟周期内可同时执行两条 指令。此外，还有一个执行单元， 指令。此外，还有一个执行单元，保证同时 完成一条浮点运算指令。 完成一条浮点运算指令。 3
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§2.5
Itanium微处理器
地址总线６４位 数据总线６４位 地址总线６４位，数据总线６４位，内部集成度为 ６４ ６４ 2.2亿个晶体管，约是Pentium的10倍。 亿个晶体管，约是 的 倍 亿个晶体管 特点： 特点：
可有三级Cache； ； 可有三级 多个执行部件和多个通道； 多个执行部件和多个通道； 数量众多寄存器； 数量众多寄存器； 采用完全并行指令计算技术； 采用完全并行指令计算技术； 采用新机制的分支预测技术。 采用新机制的分支预测技术。
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4．更快的浮点运算单元
浮点运算过程分为8个流水步级， 浮点运算过程分为 8 个流水步级 ， 前 4 步同整数 流水线，接下来两步为二级浮点操作， 流水线，接下来两步为二级浮点操作，最后两步为 写结果、出错报告等。 写结果、出错报告等。浮点运算单元对一些常用指 令如ADD、MUL等不是采用微程序 而是由硬件实现， 等不是采用微程序， 令如ADD、MUL等不是采用微程序，而是由硬件实现， ADD 使浮点运算速度更快。 使浮点运算速度更快。
§2.4
Pentium微处理器
关于Pentium（奔腾）的命名 关于Pentium（奔腾） Pentium 按照80 86的逻辑 80486之后的下一个CPU名字 80X 的逻辑， 之后的下一个CPU 按照80X86的逻辑，80486之后的下一个CPU名字 应是80586 但是Intel公司决定不再采用数字命名， 80586， Intel公司决定不再采用数字命名 应是80586，但是Intel公司决定不再采用数字命名， 原因是为了保护商标版权， 所以Intel Intel为了获得新一 原因是为了保护商标版权 ， 所以 Intel 为了获得新一 CPU的商标专利 将其取名为Pentium 的商标专利， Pentium， 代CPU的商标专利，将其取名为Pentium，它来源于希 Pente” 腊 字 “ Pente ， 其 意 思 为 5 ， 现 在 人 们 习 惯 上 也 将 Pentium叫做586，或称作奔腾586 或称P 叫做586 586， Pentium叫做586，或称作奔腾586，或称P5 （Pentium 未正式命名前的称呼） 未正式命名前的称呼）。
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指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（ 指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（Branch BTB Buffer），这是一个小的cache ），这是一个小的cache， Target Buffer），这是一个小的cache，它基于 转移指令，尤其是循环转移的固有特点， 转移指令，尤其是循环转移的固有特点，可以认 为在大多数情况下， 为在大多数情况下，当一条转移指令被再次执行 时，其成功与否及转移目标与上次相同。据此可 其成功与否及转移目标与上次相同。 构造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效果较 构造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效果较 好的硬件机制，统计表明BTB的容量较大时（ 好的硬件机制，统计表明BTB的容量较大时（如超 BTB的容量较大时 过256项）预测准确率可达90%。通过这种动态分 256项 预测准确率可达90%。 90% 支预测技术，不管是否产生转移， 支预测技术，不管是否产生转移，所需指令都在 执行前予取好。 执行前予取好。
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6．增加总线宽度
Pentium内部总线与 80386 80486一样 一样， Pentium 内部总线与80386 、 80486 一样 ， 数据 内部总线与 80386、 线和地址线的宽度都为32 32位 CPU和内存进行数 线和地址线的宽度都为32位，但CPU和内存进行数 据交换的外部数据总线为64 64位 据交换的外部数据总线为 64 位 ， 提高了读写存储 器的速度， 器的速度 ， 使得一个总线周期内的数据传输量提 高了一倍。例如，在主频66MHz时 内部64 66MHz 64位总线 高了一倍。例如，在主频66MHz时，内部64位总线 使 CPU 与内 存 可 一 次 传 送 8 个 字 节 数 据 ， 这 样 ， 528MB/S Pentium 传 送 数 据 的 速 度 达 528MB/S （ 8 字 节 66MHz MHz） 此外， Pentium还支持一种叫突发式 ×66MHz ） 。 此外 ， Pentium 还支持一种叫突发式 的总线周期，该模式可在一个总线周期内传送4 的总线周期，该模式可在一个总线周期内传送4个 64位数 位数。 64位数。
Pentium微处理器是 1993 年投入使用的， Pentium 微处理器是1993 年投入使用的 ， 微处理器是 1993年投入使用的 80X86系列保持完全兼容 采用0 系列保持完全兼容。 与80X86系列保持完全兼容。采用0.8微米的 Bi-CMOS技术 使芯片集成度达到310 技术， 310万个晶 Bi-CMOS技术，使芯片集成度达到310万个晶 体管。 全部引脚被封装在一个大型的237 237针 体管 。 全部引脚被封装在一个大型的 237 针 PGA中 时钟频率有60MHz、66MHz 75MHz 60MHz MHz、 MHz、 PGA中。时钟频率有60MHz、66MHz、75MHz、 90MHz 100MHz 120MHz 133MHz 150MHz MHz、 MHz、 MHz、 MHz、 90MHz 、 100MHz 、 120MHz 、 133MHz 、 150MHz 166MHz等多种，其中Pentium 66的运算速 MHz等多种 Pentium及166MHz等多种，其中Pentium-66的运算速 度为112MIPS。业内人士认为Pentium 112MIPS Pentium是一个 度为112MIPS。业内人士认为Pentium是一个 划时代的微处理器， 划时代的微处理器，它的性能已超过了原有 的工作站及超级小型机。 的工作站及超级小型机。
7ຫໍສະໝຸດ Baidu
5．固化常用指令
Pentium对一些常用指令如MOV、PUSH、 Pentium对一些常用指令如MOV、PUSH、 对一些常用指令如MOV POP、INC、DEC、TEST及JMP等改用硬件实 POP、INC、DEC、TEST及JMP等改用硬件实 现，而不使用微操作，加快了指令的执行 而不使用微操作， 速度。 速度。
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本 节 结 束 ， 谢 谢 合 作 ！
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2．分支预测技术
为了减少由于转移导致流水线的效率损失 ， Pentium采用分支预测技术来动态预测指令的目标 Pentium 采用分支预测技术来动态预测指令的目标 地址，从而节省了CPU的执行时间。 CPU的执行时间 地址 ， 从而节省了 CPU 的执行时间 。 通常在用户程 序中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中， 序中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中， 这些转移指令由于产生分支可能使予取和予译码指 令作废。 Pentium内部有两个予取指令缓冲队列 内部有两个予取指令缓冲队列， 令作废。 Pentium内部有两个予取指令缓冲队列， 在执行条件转移指令前，一个以顺序方式予取指令， 在执行条件转移指令前，一个以顺序方式予取指令， 另一个以转移方式予取
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在存储管理中，Pentium的页面大小除 在存储管理中，Pentium 的页面大小除 可采用80386 80486的 KB页面外 80386、 页面外， 可采用80386 、80486 的4KB 页面外，还可 选用高达4MB的页面 的页面。 选用高达4MB的页面。页面尺寸由控制寄 存器CR 中的PSE位来选择。当选用4MB页 CR4 PSE位来选择 存器CR4中的PSE位来选择。当选用4MB页 面时，只需用页组目录项表来寻址4MB页 面时，只需用页组目录项表来寻址4MB页 无需页表， 面 ， 无需页表 ， 从而极大地减少了内存 用量，并加快访问内存的速度。 用量，并加快访问内存的速度。
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3．双Cache的采用
Pentium内部有两个Cache，每个8KB。一 个Cache用于指令高速缓存，另一个用于数 据高速缓存。这两个高速缓存可同时存取， 前者可提供多达32位的原始操作码，后者每 个时钟周期内可以提供两次存取的数据。这 种双路高速缓存结构减少了争用高速缓存所 造成的冲突，改进了处理器性能。
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Pentium微处理器有如下技术特点： Pentium微处理器有如下技术特点： 微处理器有如下技术特点 1．采用超标量双流水线结构 超标量流水线设计是Pentium Pentium微处理器技 超标量流水线设计是 Pentium 微处理器技 术的核心。 术的核心。所谓超标量就是处理器内部含有 多个执行单元来完成多条指令的同时执行。 多个执行单元来完成多条指令的同时执行。 Pentium有两条分别称为 有两条分别称为U 的指令流水线， Pentium 有两条分别称为 U 和 V 的指令流水线 ， 各自有独立的算术逻辑单元ALU ALU及高速缓存 各自有独立的算术逻辑单元 ALU 及高速缓存 结构。这种双流水线并行作业的方式， 结构。这种双流水线并行作业的方式，使得 Pentium在每个时钟周期内可同时执行两条 Pentium 在每个时钟周期内可同时执行两条 指令。此外，还有一个执行单元， 指令。此外，还有一个执行单元，保证同时 完成一条浮点运算指令。 完成一条浮点运算指令。 3
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§2.5
Itanium微处理器
地址总线６４位 数据总线６４位 地址总线６４位，数据总线６４位，内部集成度为 ６４ ６４ 2.2亿个晶体管，约是Pentium的10倍。 亿个晶体管，约是 的 倍 亿个晶体管 特点： 特点：
可有三级Cache； ； 可有三级 多个执行部件和多个通道； 多个执行部件和多个通道； 数量众多寄存器； 数量众多寄存器； 采用完全并行指令计算技术； 采用完全并行指令计算技术； 采用新机制的分支预测技术。 采用新机制的分支预测技术。
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4．更快的浮点运算单元
浮点运算过程分为8个流水步级， 浮点运算过程分为 8 个流水步级 ， 前 4 步同整数 流水线，接下来两步为二级浮点操作， 流水线，接下来两步为二级浮点操作，最后两步为 写结果、出错报告等。 写结果、出错报告等。浮点运算单元对一些常用指 令如ADD、MUL等不是采用微程序 而是由硬件实现， 等不是采用微程序， 令如ADD、MUL等不是采用微程序，而是由硬件实现， ADD 使浮点运算速度更快。 使浮点运算速度更快。
§2.4
Pentium微处理器
关于Pentium（奔腾）的命名 关于Pentium（奔腾） Pentium 按照80 86的逻辑 80486之后的下一个CPU名字 80X 的逻辑， 之后的下一个CPU 按照80X86的逻辑，80486之后的下一个CPU名字 应是80586 但是Intel公司决定不再采用数字命名， 80586， Intel公司决定不再采用数字命名 应是80586，但是Intel公司决定不再采用数字命名， 原因是为了保护商标版权， 所以Intel Intel为了获得新一 原因是为了保护商标版权 ， 所以 Intel 为了获得新一 CPU的商标专利 将其取名为Pentium 的商标专利， Pentium， 代CPU的商标专利，将其取名为Pentium，它来源于希 Pente” 腊 字 “ Pente ， 其 意 思 为 5 ， 现 在 人 们 习 惯 上 也 将 Pentium叫做586，或称作奔腾586 或称P 叫做586 586， Pentium叫做586，或称作奔腾586，或称P5 （Pentium 未正式命名前的称呼） 未正式命名前的称呼）。
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指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（ 指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（Branch BTB Buffer），这是一个小的cache ），这是一个小的cache， Target Buffer），这是一个小的cache，它基于 转移指令，尤其是循环转移的固有特点， 转移指令，尤其是循环转移的固有特点，可以认 为在大多数情况下， 为在大多数情况下，当一条转移指令被再次执行 时，其成功与否及转移目标与上次相同。据此可 其成功与否及转移目标与上次相同。 构造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效果较 构造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效果较 好的硬件机制，统计表明BTB的容量较大时（ 好的硬件机制，统计表明BTB的容量较大时（如超 BTB的容量较大时 过256项）预测准确率可达90%。通过这种动态分 256项 预测准确率可达90%。 90% 支预测技术，不管是否产生转移， 支预测技术，不管是否产生转移，所需指令都在 执行前予取好。 执行前予取好。
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6．增加总线宽度
Pentium内部总线与 80386 80486一样 一样， Pentium 内部总线与80386 、 80486 一样 ， 数据 内部总线与 80386、 线和地址线的宽度都为32 32位 CPU和内存进行数 线和地址线的宽度都为32位，但CPU和内存进行数 据交换的外部数据总线为64 64位 据交换的外部数据总线为 64 位 ， 提高了读写存储 器的速度， 器的速度 ， 使得一个总线周期内的数据传输量提 高了一倍。例如，在主频66MHz时 内部64 66MHz 64位总线 高了一倍。例如，在主频66MHz时，内部64位总线 使 CPU 与内 存 可 一 次 传 送 8 个 字 节 数 据 ， 这 样 ， 528MB/S Pentium 传 送 数 据 的 速 度 达 528MB/S （ 8 字 节 66MHz MHz） 此外， Pentium还支持一种叫突发式 ×66MHz ） 。 此外 ， Pentium 还支持一种叫突发式 的总线周期，该模式可在一个总线周期内传送4 的总线周期，该模式可在一个总线周期内传送4个 64位数 位数。 64位数。