南航《微機(jī)原理與接口技術(shù)》復(fù)習(xí)(2021～2021(I)閉卷)

1、南航微機(jī)原理與接口技術(shù)復(fù)習(xí)（20212021 （I）閉卷）2021級(jí)微機(jī)原理及接口技術(shù)課程復(fù)習(xí)提要2021-2021上學(xué)期 考試時(shí)間 2021. 1. 13 晚上 18:3020:30（1）（支持64位指令集）以及虛擬化技術(shù)預(yù)多核心架構(gòu)，共享 2MB/4MB/6MB/8MB/12MB 二級(jí)緩存（2）低功耗，高性能2. 3微處理器寄存器結(jié)構(gòu)31 16158 7-3.2 1.0 EAX AH AX AL EBX BH BX BLECX CH CX CL EDX DH DX DL ESP SP EBP BP ESI SI EDI DI EIP IP EFLAGS FLAGS CRO CR2 CR3

2、CR4 CS SS DS ES FS 47 323116.GS GDTRIDTR表的32位基地址 LDTR TR表16位界限值LDT選擇子TSS選擇子累加器 基址寄 存器計(jì)數(shù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器堆棧指針基址指針源變址寄存器目標(biāo)變址寄存器指令 指針標(biāo)志寄存器機(jī)器控制寄存器頁故障地址寄存器頁目錄表基址寄存器擴(kuò)展控制寄 存器代碼段寄存器堆棧段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器擴(kuò)展數(shù)據(jù)段寄存器擴(kuò)展數(shù)據(jù)段寄存器 擴(kuò)展數(shù)據(jù)段寄存器GDT和IDT寄存器LDT寄存器任務(wù)狀態(tài)段寄存器數(shù)據(jù)寄存器地址寄存器控制寄存器段寄存器系統(tǒng)地址寄存器通用寄存器一. 耍掌握的寄存器K 通用寄存器（8位、16位、32位.64位寄存器表示）AH, AL

3、, AX, EAX. RAX BH, BL, BX, EBX. RBX CH, CL, CX, ECX. RCX DH, DL, DX, EDX. RDX2、控制寄存器CR0,CR3,CR4 3.段寄存器：CS/DS/SS/ES/FS/GS 4.系統(tǒng)地址寄存 器GDTR、IDTR 5、標(biāo)志位的含義及其判斷方法復(fù)習(xí)相關(guān)判斷指令JC、JNC、JS、JNS、JZ、JNZ、JO、JNO, JP、JNP無符號(hào)數(shù)比較： 大于：JA小于：JB等于：JE或JZ大于等于：JAE小于等于：JBE二. 重要寄存器中的相關(guān)位CRO 中的 PE、PG, CR4 中的 PSEFLAGS、EFLAGS 中的 CF、SF、O

4、F、PF、ZF、IF12021級(jí)微機(jī)原理及接技術(shù)課程復(fù)習(xí)提要2021-2021上學(xué)期 考試時(shí)間 2021. 1. 13 晚上 18:3020:302. 4引腳信號(hào)與總線時(shí)序一、8086引腳信號(hào)DT/R, M/10, RD, WR, INTR、 #INTA、 RESET. ALEDT/R 0 0 1 M/10 0 1 0 1 RD 0 0 1 1 WR 1 1 0 0對(duì)應(yīng)的操作讀I/O讀存儲(chǔ)器寫 I/O寫存儲(chǔ)器 對(duì)應(yīng)外部信號(hào)IORC MRDC IOWC MWTC 1二、80386Pentium引腳信號(hào)ADS地址數(shù)據(jù)選擇，第一個(gè)狀態(tài)選擇地址，第二個(gè)狀態(tài)選擇數(shù)據(jù)。分別控制32位的4個(gè)存儲(chǔ)器體或4個(gè)I

5、/O體，并隱含地址信號(hào)A1和A0。字節(jié)控制 信號(hào)，BE3-BE0在字節(jié)控制信號(hào)的配合下數(shù)據(jù)總線可以按以下形式傳送：:BE1為低電平，傳送D15-D8： BEO為低電平，傳送D7-D0為低電平，傳送D23-D16: B為低電平，傳送D31-D24； B總線操作與引腳信號(hào)的關(guān)系 W/R D/C M/I00 00110010101111操作類型中斷響應(yīng)讀I/O寫 I/O讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寫存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的外部信號(hào)INTA指令示例一 IN AL, DX OUT DX, AL MOV AX, SI MOV DI, AX IORC IOWC MRDC MWTC 三、80386 總線時(shí)序CLK2 A31-A2 T

6、1 T2 T1 T2 CLK2 A31-A3 T1 T2 T2 T2 T2 T1 ADS W/R D31-D0 READYADS W/R D31-D0 READY （a）非流水線方式下讀總線時(shí)序（b）流水線方式下讀總線時(shí)序80386總線讀周期時(shí)序測分支指令，這樣可在分支指令進(jìn)入指令流水線之前預(yù)先安排指令的順序，而不致使 指令流水線的執(zhí)行產(chǎn)生停滯或混亂。（2）兩重分離Cache： 8KB指令Cache+8KB數(shù)據(jù)Cache（3）兩條超標(biāo)量指令流水線（整數(shù)部件）：U-流水線+V-指令流水線U-流水線可執(zhí)行復(fù)雜指令和簡單指令V-指令流水線僅能執(zhí)行簡單指令）1個(gè)時(shí)鐘周期可執(zhí)行兩條簡單指令一、Penti

7、um II/Pentium III:Pentium II和Pentium III內(nèi)部有三條超標(biāo)量指令流水線，在一個(gè)時(shí)鐘周期可執(zhí)行 三條簡單指令 二、Pentium 4 :P4的核心特點(diǎn)：內(nèi)有高速執(zhí)行引擎（ALU倍速工作），如主頻2GHz,則內(nèi)部ALU可工 作在4GHZ內(nèi)部三條指令流水線，其中兩條倍速工作，因此一個(gè)時(shí)鐘周期可執(zhí)行簡單指令 5條22021級(jí)微機(jī)原理及接口技術(shù)課程復(fù)習(xí)提要2021-2021上學(xué)期 考試時(shí)間2021. 1. 13 晚上 18:3020:30三、Cure架構(gòu)處理器：多核結(jié)構(gòu)，每個(gè)核4個(gè)（i3、5、7系列6個(gè)）超標(biāo)量指令流 水線。主要特點(diǎn)：（3） 4/6個(gè)超標(biāo)量微機(jī)原理與接

8、口技術(shù)復(fù)習(xí)要點(diǎn)本課程講授的主要章節(jié)有：第1章、第2章、第5章、第6章、第7章、第8章，第10章、第11章和第12章, 第3和第4章在于應(yīng)用之中（編程基礎(chǔ)）。重點(diǎn)章節(jié)：第2章、第5章、第6章、第7 章和第10章。第一部分內(nèi)容回顧 第2章處理器2. 1微處理器概述一、微處理器的性能指標(biāo)（1）功耗=動(dòng)態(tài)電容X電壓X電流X頻率（2）性能=核心頻率X每個(gè)周期執(zhí)行指令的條數(shù)理解性能與功耗公式的含義，能 回答相關(guān)問題二、處理器的幾種工作方式1. Intel微處理器具有的工作方式：實(shí)地址方式、保護(hù)地址方式、虛擬8 6方式、系統(tǒng)管理方式及IA-32E方式。2.不 同處理器具有的工作方式（1）8086/8088僅

9、實(shí)地址方式（2）80286：實(shí)地址方式、保護(hù)地址方式（3）80386/486：實(shí)地址方式、保護(hù)地址方式、虛擬8 6方式（4）PentiumPentium 4：實(shí)地址方式、保護(hù)地址方式、虛擬8 6方式、系統(tǒng)管理 方式（5）Cure系列：實(shí)地址方式、保護(hù)地址方式、虛擬8 6方式、系統(tǒng)管理方式、山- 32E方式（支持64位操作）3. 不同模式之間的切換方法：會(huì)有匯編語言程序在實(shí)地址方式和保護(hù)地址方式間來 切換實(shí)地址方式PE=1 SMI復(fù)位或RSM指令復(fù)位或PE二0 SMI RSM PG二1, LMA二1保護(hù)系 統(tǒng)管理方式SMI復(fù)位方式LMA二0四、Pentium總線時(shí)序VM二 1 方式 VM二0 I

10、A-32E 方式 SMI RSM RSM 虛擬 86 指32021級(jí)微機(jī)原理及接口技術(shù)課程復(fù)習(xí)提要2021-2021上學(xué)期 考試時(shí)間 2021. 1. 13 晚上 18:3020:30CLK A31-A3 T1 T2 T1 T2 CLK A31-A3 T1 T2 T2 T2 T2 T1 ADS W/R D63-D0ta BRDY ADS W/R D63-D0ta BRDY （a）非流水線方式下讀總線時(shí)序 （b） 4個(gè)64位數(shù)據(jù)讀猝發(fā)周期總線時(shí)序圖2. 32 Pentium處理器讀總線周期五、P6Cure總線時(shí)序BCLK A35A3 ADS尋址階段T1 T2 T2數(shù)據(jù)階段T2 T2 T1 地址狀

11、態(tài)： A15-A8 產(chǎn)生體選擇信號(hào) BE7-BE0 REQ4:0 D63-DOta DRDY DBSY P6 到 Core 2 Due 基 本的時(shí)序周期2. 5對(duì)存儲(chǔ)器管理概述一、物理地址空間及虛擬地址空間物理地址空間二2虛擬地址空間二2地址線條數(shù),如 386： 232二4GB索引位數(shù)*2*段大小二214*最大段2. 6實(shí)地址方式物理地址實(shí)方式下的物理地址=段地址*16+偏移地址2.7保護(hù)方式下(分段、段頁)物理地址求法*要求掌握32位4KB頁轉(zhuǎn)換(其它類型的頁轉(zhuǎn)換不要求)所以重點(diǎn)是如何找段描述符 和頁相關(guān)項(xiàng)，能定義段描述符段描述符格式3124 23 22 21段基址(B31-B24) 20

12、1916訪問權(quán)字節(jié) 15 14 1312 S 11 10 9 Type 8 70A 段基址(B23-B16) 4 0 GD/B 0 AVL 段界(L19-L16) P DPL 段基址(B15-B0)段界(L15-L0)注意Type三個(gè)位的含義！位3 E (Excutable) : E二0為數(shù)據(jù)段描述符，E二1為代碼段描述符。位2ED(Expansion Direction):數(shù)據(jù)段描述符用，ED二0向上生長段，要求偏移量小J：等段 限，ED二1向下生長段，段偏移量應(yīng)大于段限。位2-C (Conforming):代碼段用，C二0忽略描述符特權(quán)級(jí)，C二1描述符待權(quán)級(jí)有效。 位1TV (Write)

13、:數(shù)據(jù)段用，W=1數(shù)據(jù)可以寫入，肛0不能寫入。位l-R (Read):代 碼段用，R二1代碼段可以讀，R二0不能讀。42021級(jí)微機(jī)原理及接口技術(shù)課程復(fù)習(xí)提要2021-2021上學(xué)期 考試時(shí)間2021. 1. 13 晚上 18:3020:30一、由邏輯地址到線性地址的轉(zhuǎn)換48位(80位)邏輯地址段選擇子：段內(nèi)偏移地址015321 0 31(63) 13 位索引 TI RPL Offset 32 位(64 位)段內(nèi)偏移量13位注：括號(hào)內(nèi)為IA-32EX8 （16）描述符表段基址段描述符的64位模式所有+ 描述符表基地址段描述符地址+線性地址31（63）0二、由線性地址到物理地址的轉(zhuǎn)換：通過兩次頁

14、的變換得到頁轉(zhuǎn)換示意圖DIR（10位頁目錄索32位線性地址Tabled0位頁表索引）Offset （12 位頁內(nèi)偏移量）10位X4頁目錄表頁表12位 物理地址31222112 1132 1010位 X4 + 1個(gè)頁表項(xiàng)頁表基地址+主存儲(chǔ)器4KB + CR3頁目錄項(xiàng)地址1個(gè)頁基地址1KX1K=1M頁頁目錄項(xiàng)頁 目錄表基地址 因此共可尋址1MX4KB=1GB第5章存儲(chǔ)器一、存儲(chǔ)器性能指標(biāo)1.存儲(chǔ)器容量及引腳關(guān)系：存儲(chǔ)容量V與m、n之間的關(guān)系為：V=2mXn掌握存儲(chǔ)芯片容量與引腳的關(guān)系：特別注意DRAM引腳與容量與其它芯片的不同2. 存儲(chǔ)器帶寬：帶寬二存儲(chǔ)器總線頻率X數(shù)據(jù)寬度/8（單位：字節(jié)/S）二、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器基本原理1. SRAM：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)記錄信息2. DRAM： MOS （場效）管極間電容充放電存放信息。3. 掩膜RO