第2章微处理器结构2.1微处理器的发展历史第一代，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的集成度为5400管/片，采用NMOS工艺，6μm光刻技术。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；1985年，Intel80386，集成度为27.5万管/片，采用CHMOS工艺，1.2μm光刻技术。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。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HMOS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。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。2.1.4Intel80486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。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。由于在上述功能上的各种改进，使得80486微处理器的性能要比带一个80387浮点运算协处理器的80386DX微处理器速度提高近4倍。在Intel80486微处理器系列中，拥有不同档次的产品：(1)Intel80486DX。它是Intel80486微处理器系列的一个最初成员，具有80486微处理器体系结构的各种基本特点。该芯片除包含CPU部件外，还集成了一个浮点运算协处理器部件、一个8KB的高速缓冲存储器部件及高速缓存控制器部件。(2)Intel80486SX。它是80486系列的一个低价格微处理器芯片，内部结构与80486