五、Pentium微处理器

(一)Pentium特征

(1)高集成度。片内集成有310万个晶体管。

(2)时钟频率高。早期的Pentium为60MHz或66MHz。目前已发展到1500MHz。

(3)采用超标量流水线结构，比相同频率的486DX CPU性能提高1倍。

(4)数据总线宽度增加。外部数据总线宽度为64位。

(5)使用分立的指令Cache和数据Cache结构，可以无冲突地同时完成指令预取和数据读写。

(6)采用了新型的分页模式。

(7)固化常用指令，进一步加快指令的运行。

(8)Pentium内部提供了一个分支目标缓冲器，加快了循环操作的速度。

(9)重新设计了浮点运算部件，其速度比80486快十多倍。

(10)在数据的完整性、容错性和节电性等方面采用了新的设计方法。

(11)Pentium的软件在二进制代码级上与80386/80486保持向上兼容，可以在MS-DOS、Windows95、Windows NT、OS/2、UNIX和Solaris等操作系统下运行。

(二)Pentium的内部结构

1.超标量流水线

2.分立的指令Cache和数据Cache

3.新型的分页模式

4.数据总线带宽增加

5.重新设计的浮点运算部件

6.固化常用指令

7.采用动态转移预测技术(三)Pentium微处理器的寄存器组

(1)基本结构寄存器组。包括通用寄存器、段寄存器、指令指针、标志寄存器。

(2)系统级寄存器组。包括系统地址寄存器、控制寄存器。

(3)调试和测试寄存器组。其中，基本结构寄存器组和浮点部件寄存器组是用户程序可访问的;系统级寄存器组仅能以特权级0的系统程序来访问;调试和测试寄存器组也只能以特权级0才可访问。

(四)Pentium的工作模式

Pentium微处理器的外部数据总线64位，但其内部寄存器仍是32位宽，故应认为是32位微处理器。Pentium的存储管理硬件基本上与80386、80486相同，只是有某些改进。Pentium也支持三种工作模式:实地址模式、受保护的虚拟地址模式和虚拟8086(V86)模式。

(五)中断管理

1.中断类型

中断和异常，这两类事件可引起Pentium挂起当前的指令流。

(1)中断

中断由硬件信号引发，在程序执行的任何时刻都可能出现。有两类中断源:①可屏蔽中断。②非屏蔽中断。

(2)异常

异常由指令执行引发。有两类中断源:①执行异常。

②执行软件中断指令。

2.中断处理

中断处理程序的入口地址信息存放在一个表内。在实地址模式下，此表为中断向量表;在保护模式下，此表为中断描述符表。

(六)总线时序

Pentium微处理器中，每一个总线周期包含两个状态。Pentium微处理器两种典型的存储器操作时序为非流水线存储器周期与突发周期。

(七)Pentium处理器的发展1.PentiumⅡ处理器

PentiumⅡ的优异性能在于它采用动态执行技术与MMX技术、双重独立的总线结构和SEC单边接触封装技术。

2.PentiumⅢ处理器

PentiumⅢ最重要的技术创新之一就是增加了71条称为互联网SSE(Streaming SIMD Exˉtensions，直译为数据流单指令多数据扩展)的指令和处理机序列号。SIMD意为单指令多数据操作，就是让PentiumⅢ用一条指令完成以往需4条指令才能完成的任务，即在相同的时间周期内，PentiumⅢ可以处理4倍于原来的浮点运算数据。在高速缓冲存储器方面，PentiumⅢ和PentiumⅡ大体相同。

3.PentiumⅣ微处理器

PentiumⅣ处理器基于***高科技技术:运用Hyper Pipelined通道技术，实现处理器性能和频率的大幅度提高;通过Rapid Execution Engine技术，处理器的算术逻辑单元运行在两倍的核心频率上，允许在1/2时钟周期里执行某一指令，大大降低了运算中的延迟;400MHz系统总线，新的总线结构相当于3倍的PentiumⅢ总线，它有128字节行，外部传输速率高达3.2GB/s;Execution Trace Cache技术，PentiumⅣ的L1Cache采用新的解码结构，可以更加有效地使用Cache的存储区;SSE2指令集，SSE2在MMX和SSE指令集的基础上新增144条指令集，提高了应用程序的处理能力。

4.安腾(ltanium)处理器

安腾处理器这款新一代Intel处理器，是Intel和HP合作的结晶，它是***块由两大著名厂商合作的IA-64芯片。该款芯片不仅有多种配置和尺寸的缓存系统(128KB一级缓存、256KB～1024KB核心整合二级缓存、4MB全速片外三级缓存)，还有创记录的核心频率(800MHz以上)和前端总线时钟频率、并且安腾处理器还兼容目前的IA-32体系架构。

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