80X86/Pentium微处理器详解

"第二章 80X86Pentium微处理器——微机原理与接口技术，由牟琪著，详细介绍了80X86系列及Pentium微处理器的发展与特性。" 本文主要探讨80X86Pentium微处理器家族，包括其历史发展、结构特点和工作原理。首先，我们回顾了8086微处理器，它是80X86系列的基础。8086是一款16位微处理器，拥有以下关键特点： 1. **结构与特点**：8086采用双总线结构，分为外部总线和内部总线，支持16位数据传输，但地址总线为20位，可寻址1MB内存。它包含了14个16位寄存器，如CS、DS、ES、SS、IP等，以及一组8位通用寄存器（AL、BL、CL、DL及对应的高位寄存器AH、BH、CH、DH）。此外，它还包括标志寄存器FLAGS用于存储计算状态。 2. **工作模式和引脚特性**：8086有两种工作模式：实模式和保护模式。实模式直接映射物理地址，而保护模式引入了段机制，增强了内存管理和安全性。8086的引脚特性包括多种控制信号，如读/写信号、中断请求和时序控制。 3. **总线操作和时序**：8086的总线操作分为T1至T4四个时钟周期，每个周期有不同的功能，如地址锁存、数据传输和等待状态控制。 4. **系统结构**：8086分为执行单元（Execution Unit, EU）和总线接口单元（Bus Interface Unit, BIU）。EU负责指令执行，包含ALU、通用寄存器和标志寄存器；BIU则负责与存储器和I/O设备的数据交换，通过指令队列、地址加法器和总线控制逻辑实现。 随后，文章进一步讨论了80X86系列的后续发展，包括80286、80386、80486以及Pentium微处理器。这些处理器在性能、架构和功能上都有显著提升： 1. **80286**：增加了对虚拟内存的支持，扩展了地址空间到16MB，并引入了286保护模式。 2. **80386**：是第一个32位微处理器，支持32位地址和数据总线，可以寻址4GB内存，并引入了多任务和多线程能力。 3. **80486**：集成了数学协处理器，提高了浮点运算速度，并引入了超级速度缓存。 4. **Pentium**：标志着处理器进入超大规模集成时代，集成了更多功能，如超标量处理、动态执行技术和多级缓存，显著提升了处理速度。 8086的指令执行过程包括取指令、指令译码、读取操作数、执行指令和存放结果等步骤。这一过程展示了CPU如何从内存中获取指令，解析并执行它们，然后更新状态，以完成一系列计算任务。 80X86Pentium微处理器家族是个人计算机发展史上的重要里程碑，它们的不断演进推动了现代计算机技术的进步，为我们提供了强大而高效的计算平台。