微机原理与接口技术(西电)_第2章

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1、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

2、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，Intel4004(4位微处理器)；1972年3月，Intel8008(8位微处理器)，集成度为2000管/片，采用PMOS工艺，10μm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，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。其中Intel8080

3、的集成度为5400管/片，采用NMOS工艺，6μm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，Intel8086；1979年，Zilog公司的Z8000；1979年，Motorola的MC68000，集成度为68000管/片，采用HMOS工艺，3μm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，2μm光刻技术；198

4、5年，Intel80386，集成度为27.5万管/片，采用CHMOS工艺，1.2μm光刻技术。第2章微处理器结构自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Motorola的MC68030、MC68040，AMD公司的K6-2、K6-3、K7以及Intel的80486、Pentium、PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4等。第2章微处理器结构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，它采用硅栅HM

5、OS工艺制造，在1.45cm2单个硅片上集成了29000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8086CPU与8087协处理器以及8089I/O处理器组成的多处理器系统，可大

6、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2.1.3Intel80386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4GB。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16MB，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

7、16MB，含16位数据总线和25位地址总线，80386SLC还包含了一个内部高速缓冲存储器，以便于高速处理数据。1995年，Intel公司推出了80386EX，也叫嵌入式PC，它在一个集成芯片上包囊了AT类PC的所有部件，它还有24根输入/输出数据线、26位的地址总线、16位的数据总线、一个DRAM刷新控制器，以及可编程的芯片选择逻辑。80386的指令系统和早期8086、8088、80286的指令系统是向下兼容的，附加的指令涉及到32位的寄存器，还可以管理内存系统。第2章微处理器结构2.1.4Intel80486微处理器8

8、0486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。如，对80386核心硬件进行改进，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