[工学]微机原理第二章课件

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1、第二章微处理器与系统结构2.1微处理器的发展历史2.2微处理器性能指标2.38086微处理器结构2.48086存储器与I/O组织结构2.1微处理器的发展历史2.1.1微处理器的发展1971年10月，美国Intel公司首先推出Intel4004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

2、10月，Intel4004(4位微处理器)；1972年3月，Intel8008(8位微处理器)第二代，1973年开始，是8位微处理器的时期。典型产品有：1973年，Intel8080(8位微处理器)；1974年3月，Motorola的MC6800；1975～1976年，Zilog公司的Z80；1976年，Intel8085。第三代，1978年开始，是16位微处理器的时期。典型产品有：1978年，Intel8086；1979年，Zilog公司的Z8000第四代，1981年开始，是32位微处理器的时期。典型产品有：1983年，Z

3、ilog公司的Z80000；1984年，Motorola的MC68020等自Intel80386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Intel的80486、Pentium、PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4等。2.1.2Intel8086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，特点：采用硅栅HMOS工艺制造，在1.45cm2单个硅片上集成了29000个晶体管。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

4、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。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，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。2.1.3Intel80386微处理器1985年，Intel公司推出了第一个32位微处理器80386DX，它的数据总线和内存地址都是32位的，寻址空间可达4GB。1988年，Intel公司推出了外部总线为16位的微处理器80386SX，1995年，Intel公司推出了80386EX，2.1.4Intel8048

5、6微处理器80486是Intel公司1989年推出的一种与80386完全兼容但功能更强的32位微处理器，它采用了一系列新技术来增强微处理功能。特点：采用RISC(精简指令系统计算机)技术来加快指令的执行速度；增强总线接口部件，加快CPU从主存中存取信息的速度；把浮点运算协处理器部件、高速缓存及其控制器部件集成到主处理器芯片内加快信息的传送与处理性能。在Intel80486微处理器系列中，拥有不同档次的产品：(1)Intel80486DX。(2)Intel80486SX。(3)Intel80486DX2。(4)Intel804

6、86DX4。2.1.5Intel奔腾(Pentium)微处理器Pentium微处理器是Intel公司1993年推出的80x86系列微处理器的第五代产品，其性能有较大幅度的提高，保持与8086、80286、80386、80486兼容。特点：Pentium微处理器芯片集成了16KB的高速缓存和浮点协处理器，集成度高达310万个晶体管。芯片管脚增加到270多条，其中外部数据总线为64位，在一个总线周期内，数据传输量比80486增加了一倍；地址总线为36位，可寻址的物理地址空间可达64GB。Pentium微处理器是第一个实现系统管理

7、方式的高性能微处理器，它能很好地实现PC机系统的能耗与安全管理。2.1.6IntelPentiumⅡ微处理器PentiumⅡ系列CPU是Intel公司在推出PentiumMMX系列后又一个新的系列产品，它是PentiumPro的改进型。它的核心是PentiumPro+MMX，它支持MMX技术，同时将L1Cache提高到32KB，并采用了独立双重总线结构采用了新的Slot1插槽接口、SEC板卡封装，也使其他产品无法与其兼容。2.1.7IntelPentiumⅢ微处理器PentiumⅢCPU是Intel公司1999年第一季度新产

8、品，首批产品代号为“Katmai”，产品设计上仍保持了0.25μm、半速512KBCache和Slot1接口技术。进入2000年后，Intel发布了新一代代号为“Willamette”的IA-32系列终极处理器特点：CPU采用0.18μm铜技术制造工艺，其L1Cache为64KB，L2Ca