微机原理与接口技术(西电)_第2章.pdf

第2章微处理器结构 第2章微处理器结构 2.1 微处理器的发展历史 2.2 微处理器的功能结构 习题2 第2章微处理器结构 2.1 微处理器的发展历史 2.1.1 微处理器的发展 由于集成电路工艺和计算机技术的发展，20世纪60年代末 和70年代初，袖珍计算机得到了普遍的应用。为了研制灵活的 计算机芯片，1971年10月，美国Intel公司首先推出Intel 4004微 处理器。这是实现4位并行运算的单片处理器，构成运算器和控 制器的所有元件都集成在一片大规模集成电路芯片上，是第一 片微处理器。 从1971年第一片微处理器推出至今30多年的时间里，微处 理器经历了四代的发展。 第2章微处理器结构 第一代，1971年开始，是4位微处理器和低档8位微处理器的 时期。典型产品有：1971年10月，Intel 4004(4位微处理器) ； 1972年3月，Intel 8008(8位微处理器) ，集成度为2000管/片，采用 PMOS工艺，10 μm光刻技术。 第二代，1973年开始，是8位微处理器的时期。典型产品有： 1973年，Intel 8080(8位微处理器) ；1974年3月，Motorola 的 MC6800 ；1975～1976年，Zilog公司的Z80 ；1976年，Intel 8085 。 其中Intel 8080 的集成度为5400管/片，采用NMOS工艺，6 μm光 刻技术。 第2章微处理器结构 第三代，1978年开始，是16位微处理器的时期。典型产品 有：1978年，Intel 8086 ；1979年，Zilog公司的Z8000 ；1979年， Motorola 的MC68000 ，集成度为68 000管/片，采用HMOS工艺， 3 μm光刻技术。 第四代，1981年开始，是32位微处理器的时期。典型产品 有：1983年，Zilog公司的Z80000 ；1984年，Motorola 的 MC68020 ，集成度为17万管/片，采用CHMOS工艺，2 μm光刻 技术；1985年，Intel 80386，集成度为27.5万管/片，采用 CHMOS工艺，1.2 μm光刻技术。 第2章微处理器结构 自Intel 80386芯片推出以来，又出现了许多高性能的32位及 64位微处理器，如Motorola 的MC68030 、MC68040 ，AMD公司 的K6-2 、K6-3 、K7 以及Intel 的80486、Pentium 、Pentium Ⅱ、 PentiumⅢ、Pentium 4等。 第2章微处理器结构 2.1.2 Intel 8086微处理器 8086微处理器是美国Intel公司1978年推出的一种高性能的16 位微处理器，它采用硅栅HMOS工艺制造，在1.45 cm2单个硅片上 集成了29 000个晶体管。它一问世就显示出了强大的生命力，以 它为核心组成的微机系统，其性能已达到中、高档小型计算机的 水平。它具有丰富的指令系统，采用多级中断技术、多重寻址方 式、多重数据处理形式、段式存储器结构和硬件乘除法运算电 路，增加了预取指令的队列寄存器等，使其性能大为增强。与其 他几种16位微处理器相比，8086的内部结构规模较小，仍采用40 引脚的双列直插式封装。8086的一个突出特点是多重处理能力， 用8086 CPU与8087协处理器以及8089I/O处理器组成的多处理器系 统，可大大提高其数据处理和输入/输出能力。另外，与8086配套 的各种外围接口芯片非常丰富，方便用户开发各种系统。 第2章微处理器结构 2.1.3 Intel 80386微处理器 1985年，Intel公司推出了第一个32位微处理器80386DX，它是 对8086～80286微处理器的彻底改进，它的数据总线和内存地址都 是32位的，寻址空间可达4 GB 。1988年，Intel公司推出了外部总线 为16位的微处理器80386SX，寻址空间为16 MB，含16位数据总线 和24位地址总线。80386还有一些版本，如80386SL/80386SLC，寻 址空间为16 MB，含16位数据总线和25位地址总线，80386