2011年計算機等級考試三級PC技術第二章要點(5)
五、Pentium微處理器
(一)Pentium特征
(1)高集成度。片內集成有310萬個晶體管。
(2)時鐘頻率高。早期的Pentium為60MHz或66MHz。目前已發展到1500MHz。
(3)采用超標量流水線結構，比相同頻率的486DX CPU性能提高1倍。
(4)數據總線寬度增加。外部數據總線寬度為64位。
(5)使用分立的指令Cache和數據Cache結構，可以無沖突地同時完成指令預取和數據讀寫。
(6)采用了新型的分頁模式。
(7)固化常用指令，進一步加快指令的運行。
(8)Pentium內部提供了一個分支目標緩沖器，加快了循環操作的速度。
(9)重新設計了浮點運算部件，其速度比80486快十多倍。
(10)在數據的完整性、容錯性和節電性等方面采用了新的設計方法。
(11)Pentium的軟件在二進制代碼級上與80386/80486保持向上兼容，可以在MS-DOS、Windows95、Windows NT、OS/2、UNIX和Solaris等操作系統下運行。
(二)Pentium的內部結構
1.超標量流水線
2.分立的指令Cache和數據Cache
3.新型的分頁模式
4.數據總線帶寬增加
5.重新設計的浮點運算部件
6.固化常用指令
7.采用動態轉移預測技術(三)Pentium微處理器的寄存器組
(1)基本結構寄存器組。包括通用寄存器、段寄存器、指令指針、標志寄存器。
(2)系統級寄存器組。包括系統地址寄存器、控制寄存器。
(3)調試和測試寄存器組。其中，基本結構寄存器組和浮點部件寄存器組是用戶程序可訪問的;系統級寄存器組僅能以特權級0的系統程序來訪問;調試和測試寄存器組也只能以特權級0才可訪問。
(四)Pentium的工作模式
Pentium微處理器的外部數據總線64位，但其內部寄存器仍是32位寬，故應認為是32位微處理器。Pentium的存儲管理硬件基本上與80386、80486相同，只是有某些改進。Pentium也支持三種工作模式:實地址模式、受保護的虛擬地址模式和虛擬8086(V86)模式。
(五)中斷管理
1.中斷類型
中斷和異常，這兩類事件可引起Pentium掛起當前的指令流。
(1)中斷
中斷由硬件信號引發，在程序執行的任何時刻都可能出現。有兩類中斷源:①可屏蔽中斷。②非屏蔽中斷。
(2)異常
異常由指令執行引發。有兩類中斷源:①執行異常。
②執行軟件中斷指令。
2.中斷處理
中斷處理程序的入口地址信息存放在一個表內。在實地址模式下，此表為中斷向量表;在保護模式下，此表為中斷描述符表。
(六)總線時序
Pentium微處理器中，每一個總線周期包含兩個狀態。Pentium微處理器兩種典型的存儲器操作時序為非流水線存儲器周期與突發周期。
(七)Pentium處理器的發展1.PentiumⅡ處理器
PentiumⅡ的優異性能在于它采用動態執行技術與MMX技術、雙重獨立的總線結構和SEC單邊接觸封裝技術。
2.PentiumⅢ處理器
PentiumⅢ最重要的技術創新之一就是增加了71條稱為互聯網SSE(Streaming SIMD Exˉtensions，直譯為數據流單指令多數據擴展)的指令和處理機序列號。SIMD意為單指令多數據操作，就是讓PentiumⅢ用一條指令完成以往需4條指令才能完成的任務，即在相同的時間周期內，PentiumⅢ可以處理4倍于原來的浮點運算數據。在高速緩沖存儲器方面，PentiumⅢ和PentiumⅡ大體相同。
3.PentiumⅣ微處理器
PentiumⅣ處理器基于***高科技技術:運用Hyper Pipelined通道技術，實現處理器性能和頻率的大幅度提高;通過Rapid Execution Engine技術，處理器的算術邏輯單元運行在兩倍的核心頻率上，允許在1/2時鐘周期里執行某一指令，大大降低了運算中的延遲;400MHz系統總線，新的總線結構相當于3倍的PentiumⅢ總線，它有128字節行，外部傳輸速率高達3.2GB/s;Execution Trace Cache技術，PentiumⅣ的L1Cache采用新的解碼結構，可以更加有效地使用Cache的存儲區;SSE2指令集，SSE2在MMX和SSE指令集的基礎上新增144條指令集，提高了應用程序的處理能力。
4.安騰(ltanium)處理器
安騰處理器這款新一代Intel處理器，是Intel和HP合作的結晶，它是***塊由兩大著名廠商合作的IA-64芯片。該款芯片不僅有多種配置和尺寸的緩存系統(128KB一級緩存、256KB～1024KB核心整合二級緩存、4MB全速片外三級緩存)，還有創記錄的核心頻率(800MHz以上)和前端總線時鐘頻率、并且安騰處理器還兼容目前的IA-32體系架構。
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