微处理器课件.ppt

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1、第三章     微处理器概述8086/80286微处理器80386/80486微处理器新一代微处理器Pentium新型微处理器中采用的的新技术第一节   概述微处理器（Microprocessor），由一片或几片大规模集成电路组成，是微型计算机的运算及控制部件，即微型计算机的中央处理器CPU。严格讲，微处理器≠CPUCPU指的是计算机中执行运算和控制功能的区域，由算术逻辑部件（ALU）和控制部件两大部分组成。把CPU和一组称为寄存器（Registers）的特殊存储器集成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件才被称为微处理器。一、微处理器的发展概况

2、第一代1971年推出典型产品Intel4004（4位），Intel8008（8位）采用PMOS工艺制作，集成度为2000个晶体管/片1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。4004的集成度只有2300个晶体管，功能比较弱，且计算速度较慢。不过比起第一台电子计算机ENIAC来说，它已经轻巧太多太多了。而且最大的历史意义是，它是第一个通用型处理器，这在当时专用集成电路设计横行的时代是难得的突破。所谓专用集成电路设计，就是为不同的应用设计独特的产品，一旦应用条件变化

3、，就需要重新设计；而霍夫的设想是：使用通用的硬件设计加上外部软件支持来完成不同的应用，这就是最初的通用微处理器的设想。第二代（1974~1978）典型产品Intel8080，M6800，Z-80字长为8位采用NMOS工艺制作，集成度为9000个晶体管/片从Intel8080开始，微处理器以N沟道MOS电路取代了P沟道，已经能够每次处理一个完整的字节。8位微处理器Intel8080标志着微处理器的发展进入第二代，为微型计算机的诞生做好了最后的准备。第三代（1978~1981）典型产品Intel8086/8088、Z8000和MC68000，字长为16位采用高密度HM

4、OS工艺，集成度为29000个晶体管/片Intel80861978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管。8088：IBMPC的御用之选1年之后，Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088。它在内部以16位运行，但支持8位数据总线，采用现有的8位设备控制芯片，包含29000个3微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为0.33MIPS。同年9月，Motorola推出M6800016位微处理器，它因采用了68000个晶体管而得名。Inte

5、l80186，80286，20世纪80年代推出属高性能的16位微处理器，其中80286为满足多用户和多任务系统而设计，可有效地运行实时多任务操作系统。第四代（1985年）典型产品Intel80386/486，Motorola的M68020字长为32位采用CHMOSⅢ工艺，集成度达18万个晶体管/片第五代（1993年后）Pentium微处理器，即80586，1993年推出32位字长，主频有60MHZ、66MHZ两种运算速度为112MIPS集成度为310万个晶体管/片第六代（1995年后）新一代更高性能的准64位PentiumⅡ、Ⅲ微处理器，及Pentium4微处理器

6、主频达2GHZ以上。摩尔定律摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番，这就是著名的摩尔定律。摩尔的发现，即现在人们所熟知的摩尔定律，揭示了一个趋势。这个趋势一直延续至今，并且事实证明相当准确。它是许多计划者的性能预测基础。在26年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了3200多倍，从1971年推出的第一款4004的2300个增加到奔腾II处理器的750万个。微处理器由控制器、运算器、寄存器组及片内总线等部分组成，目前流行的高性能微处理器（Pentium以上）除以上组成部分外，一般还在内部集成了高速缓冲存储器（L1Cache）以及浮点处理器（又称浮点运算器或协处理器

7、）等部件。又称指令控制部件功能：提取指令、识别翻译指令代码，安排操作次序，并向计算机各部件发出适当的操作信号，以指挥计算机有条不紊地工作。组成二、微处理器的基本结构控制器指令寄存器、指令译码器、程序计数器（或指令指针）及相应的控制电路功能：根据指令完成指定的算术或逻辑运算，以及位移循环等操作。包括若干不同功能的寄存器，协助算术逻辑单元ALU及控制器工作。寄存器组运算器组成算术逻辑部件ALU（ArithmeticLogicUnit）、累加器及标志寄存器各种计算机的寄存器组不尽相同，但至少有以下六类寄存器：指令寄存器IR，程序计数器PC，地址寄存器AR，缓冲寄存器DR

8、，累加寄存