什么是微处理器?

[拼音]：weichuliqi

[外文]：microprocessor

用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比，具有体积小，重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控制电路，以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等 *** 作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

微处理器的发展大致分为四个阶段。第一阶段（1971～1973年）的代表性机种是美国 Intel公司制成的4004、4040和8008。这一阶段微处理器的主要特点是采用P沟道金属-氧化物-半导体集成电路（PMOS电路），速度较慢，指令系统也不太完整，主要用于控制和简单仪表。第二阶段（1974～1977年）微处理器设计日趋成熟，代表性的机种是Intel公司8080和8085、美国Motorola公司的Mc 6800和Zilog公司的 Z80。这一阶段微处理器采用了N沟道金属-氧化物-半导体集成电路（NMOS电路），处理数据宽度为8位，指令系统比较完整，功能较强，用其构成的微型计算机可以配备较多的外围设备，并有较成熟的系统软件。第三阶段（1978～1980年）微处理器向16位数据宽度发展，其代表性的机种是Intel 8086、Motorola Mc68000和ZilogZ8000。这一阶段微处理器采用了短沟道高性能的NMOS电路，16位微处理器构成的微计算机采用了传统的小型机以至大型机的系统结构的设计思想，所以功能很强，存储容量在 1兆字节以上，还可配备大容量的二级存储器； *** 作系统功能也很强；一般还考虑了多机系统工作环境。这一期间微处理器的研制更加注意系列化，用它构成的微计算机的软件能向上兼容，软件研究工作的比重也显著增加。第四阶段是从1981年开始的。这一时期内，16位微处理器结构更加完善，32位数据处理宽度的微处理器也已研制成功。这些微处理器构成的微型机的系统结构、系统软件和外围设备的配置日益接近超级小型机。

微处理器的分类有多种方式。按照生产工艺划分，微处理器除上述MOS电路工艺以外，还有双极型电路工艺。MOS电路微处理器的特点是集成度较高，功耗较小；而双极型微处理器的特点是速度快，一般是位片式结构（见位片式微处理器），即把运算器和控制器按一位或四位构成一片电路，可用多个位片组成不同字长的完整的微处理器。按照片数划分，微处理器可分为单片式和多片式两类。按功能划分，微处理器可分为主处理器、协处理器和从处理器。协处理器用以扩大主处理器的浮点运算功能，如浮点运算处理器；从处理器完成主处理器控制下的整个系统中的一部分功能，如输入输出处理器。但是，微处理器最常用的分类方法，还是按处理数据宽度进行划分，即分为1位、4位、8位、 16位和32位微处理器。

16位微处理器（图中为8086微处理器）可分成两个部分，一部分是执行部件(EU)，即执行指令的部分；另一部分是总线接口部件(BIU)，与8086总线联系，执行从存储器取指令的 *** 作。微处理器分成EU和BIU后，可使取指令和执行指令的 *** 作重叠进行。EU部分有一个寄存器堆，由8个16位的寄存器组成，可用以存放数据、变址和堆栈指针、算术运算逻辑单元 (ALU)执行算术运算和逻辑 *** 作，标志寄存器寄存这些 *** 作结果的条件。执行部件中的这些部件是通过数据总线传送数据的。总线接口部件也有一个寄存器堆，其中CS、DS、SS和ES是存储空间分段的分段寄存器。IP是指令指针。内部通信寄存器也是暂时存放数据的寄存器。指令队列是把预先取来的指令流存放起来。总线接口部件还有一个地址加法器，把分段寄存器值和偏置值相加，取得20位的物理地址。数据和地址通过总线控制逻辑与外面的8086系统总线相联系。

参考书目

John F.WakerlyMicrocomputer Architecture and Programming，John Wiley & Sons，New York，1981.