Pentiu m 微处理器的内部寄存器 Pentium是Intel公司于1993年3月推出的第五代80X86系列微处理器，简称P5或80586，中文译名为“奔腾”。与其前辈 80X86微处理器相比，Pentium采用了全新的设计，它有 64位数据线和 32位地址线，但依然保持了与其前辈 80X86的兼容性，在相同的工作方式上可以执行所有的80X86程序。 Pentium的内部结构如图 2.4所示。它主要由执行单元、指令 Cache、数据 Cache、指令预取单元、指令译码单元、地址转换与管理单元、总线单元以及控制器等部件组成。其中核心是执行单元(又叫运算器)，它的任务是高速完成各种算术和逻辑运算，其内部包括两个整数算术逻辑运算单元(ALU)和一个浮点运算器，分别用来执行整数和实数的各种运算。为了提高效率，它们都集成了几十个数据寄存器用来临时存放一些中间结果。这些功能部件除地址转换和管理单元与 80386/80486保持兼容外，其他都进行了重新设计。 1) 超标量体系结构和指令流水线 Pentium由“U”和“V”两条指令流水线构成超标量流水线结构，其中每条流水线都有自己的ALU、地址生成逻辑和 Cache接口。这种双流水线技术可以使两条指令在不同流水线中并行执行。 图 2.4 Pentium微处理器的内部结构 每条流水线又分为指令预取 PF、指令译码(一次译码)D1、地址生成(二次译码)D2、指令执行 EX和回写 WB共 5个步骤。图 2.5给出了 Pentium的指令流水线操作示意。 图 2.5 Pentium指令流水线操作示意图 当第一条指令完成指令预取，进入第二个操作步骤 D1，执行指令译码操作时，流水线就可以开始预取第二条指令；当第一条指令进入第三个步骤 D2，执行地址生成时，第二条指令进入第二个步骤 D1，开始指令译码，流水线又开始预取第三条指令；当第一条指令进入第四个步骤 EX，执行指令规定的操作时，第二条指令进入第三个步骤 D2，执行地址生成，第三条指令进入第二个步骤 D1，开始指令译码，流水线又开始预取第四条指令；当第一条指令进入第五个步骤 WB，执行回写操作时，第二条指令进入第四个步骤 EX，执行指令规定的操作，第三条指令进入第三个步骤 D2，执行地址生成，第四条指令进入第二个步骤 D1，开始指令译码，流水线又开始预取第五条指令。 这种流水线操作并没有减少每条指令的执行步骤，5个步骤哪一步都不能跳越。但由于各指令的不同步骤之间并行执行，从而极大地提高了指令的执行速度。从第一个时钟开始，经过 5个时钟后，每个时钟都有一条指令执行...
