2.3CISC与RISC技术

第 2章
微处理器
2.4 80X86至Pentium系列微处理器技术概述
潮流和未来---飞速发展的CPU
奔腾4的时代 走近64位CPU
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2.4.1
80286微处理器
按多任务特性设计。 • 采用1.5m工艺，集成了134,000个晶体管，工作频率为 6MHz 。 80286 的数据总线仍然为 16 位，但是地址总线增 加到24位，使存储器寻址空间达到16MB。
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图2-24 Intel的64位CPU－Itanium
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（1）IA-64架构的特点
1）更改现有工业标准体系，建立IA-64架构后将 采用并行运算方式的体系； 2 ）单指令简化，即每条指令执行的功能减少， 但执行效率变高； 3 ）由于运行指令并行化，并且采用了程序控制 指令，使分支预测更加准确，提高运算的利用效 率； 4 ）增加程序运行时的并行运算预测能力，使内 存中需要的数据更容易在Cache中命中；
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2.3.2 RISC
RISC（reduced instruction set computer,精简指令集计算机）80386以后的CPU趋 于用RISC理论设计。 特点： 1、增加通用寄存器数量，减少CPU对内存的访问。 2、缩短并统一指令长度，简化取指及指令译码电 路和操作。 3、采用指令流水处理技术。 4、采用装入/存储体系结构。 5、内置高性能的浮点运算部件。
•1985 年 IBM公司推出以 80286 为 CPU 的 微 型 计 算 机 IBM PC/AT，并制定了一个新的开 放系统总线结构，这就是的工 业标准结构（ ISA ）。该结构 提 供 了 一个 16 位 、高 性 能 的 I/O扩展总线。
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2.4.2
Fra Baidu bibliotek
80386 微处理器
1、80386微处理器的主要特点 全32位体系：32位地址线，32位DB，实模式寻址4GB。 功能结构：6个逻辑单元，流水线方式工作。 片内有存储器管理单元，支持分段与分页两级管理。 引入多任务、任务切换概念。 引入四级特权机制。 有类型、内存越限等保护特性检查。 硬件支持DEBUG功能，可设置数据断点和ROM断点。 2、80386的体系结构（略） P60
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2.4.4
Pentium 微处理器
在体系结构上， Pentium在内核中采用了RISC技术，可以 说它是CISC和RISC技术相结合的产物。 64位数据线，32位地址线。 内部有两条指令流水线。
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2.4.5
PentiumⅡ 微处理器
P65
采用双独立总线的结构。 大宽带总线、高处理性能。
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5 ）增加内存的总容量，扩展到 2 的 64 次方，由原先的 4GB 内存扩展到惊人的 180 亿 GB 容量，并支持 64 位浮点 数和 32位浮点数，高精度的数字计算，提供高达 82位的 数据宽度。 6）利用GR Stack来降低save/restore需要的调用，减少寄 存 器 使 用 数 量 ， 使 用 的 是 Register Stacker Engine （RSE），使用全新的寄存器，总共128个64位寄存器， 其中32个是静态的，96个是动态的。 7）现有流水线采用的是顺序结构，一条运行结束后进行 下一条，IA-64采用并行流水线结构，提高了工作效率。 8 ）高速运算功能，在平行运算时，提供了 2 倍于运算频 率的运算速度。
2.4.6 PentiumⅢ微处理器
3个系列15种产品，采用了100MHz和133MHz的FSB 总线。片内有32K非锁定一级高速缓存和512K非锁 定二级高速缓存，增加了SSE新指令集
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2.4.7 Pentium IV 微处理器
2000年下半年，Intel推出了代号Willamette的处理器， 它是英特尔IA-32 CPU家族中最新的成员，也是英特 尔P6系列的终结者。这就是Pentium IV（P4）。P4 CPU基于新的32位微结构，在许多方面超过了奔腾 Ⅱ/Ⅲ等上两代的IA-32 CPU。 NetBurst微架构是Pentinum 4处理器的基石。这里解 释一下处理器的架构与微架构：处理机的架构指的 是指令集、寄存器和程序员公用的内存驻留的数据 结构，它们在处理器的发展进程中得到继承和增强。 处理机的微架构指的是处理机架构在硅片上的实现。
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NetBurst微架构特点细节： 超流水线技术 执行追踪Cache 快速执行引擎REE 400MHz 系统总线 先进的动态执行 流式SIMD扩充2 （SSE2）
Pentium IV 处理器及搭配的RDRAM内存条
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2.4.8 新一代微处理器
走近64位CPU 64位处理器针对的主要对象是目前对32位系统感觉受 限制的用户。一些用来设计汽车、卫星以及一些其他 的非常复杂的产品的MCAD软件（机械计算机辅助设 计软件）将通过64位系统得到不少的性能提升。另外， 超大规模的数据库软件也由于64位的大内存寻址区域 而获得不少优势。可见其企业级应用是相当广泛的。 Intel的64位结构叫做IA-64。目前，Intel同时推出了 Pentium 4以及Intel第一个从IA-32到IA-64架构转换的 产品Itanium。
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2.3 CISC与RISC技术
2.3.1
CISC
CISC(complex instruction set computer) ,复杂指 令集计算机。80286、8086/8088为此设计流派。 特点： 1、复杂指令。 2、多种类的内存参考方式（多种寻址方式） 。 3、微程序结构。基于微指令操作，一个处理过程 由几个微指令来完成。
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2.4.3
80486微处理器
特点: 1、采用RISC技术，比386增加了高速缓冲单元和浮点 运算单元。 2、CPU内增加8K高速缓存。 3、CPU内有浮点运算单元（协处理器）。 4、采用了猝发式总线的总线技术。 5、以实模式与8086/8088兼容。 6、支持多处理器系统。
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