第二章 微处理器介绍2

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第2章 微处理器及其管理

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2.1.1 微处理器的发展

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微处理器发展的第一阶段Intel公司成立于1968年，格鲁夫(左)、 诺依斯(中)和摩尔(右)是微电子业界 的梦幻组合，1971年1月，Intel公司霍夫 研制成功世界上第一枚4位 微处理器芯片Intel4004, 标志着第一代微处理器问 Intel 4004 世，微处理器和微机时代从此开始。

因发明微处理器，被英国《经济学家》杂志列为 “二战以来最有影响力的7位科学家”之一。 4004当时只有2300个晶体管，是个四位系统，时钟 频率在108KHz,每秒执行6万条指令(0.06 MIPs)。功 能比较弱,且计算速度较慢,只能用在Busicom计算器上。

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Intel 8008

1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处 理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道 MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。

Intel 8080 ,第二代微处理器1973年8月，霍夫等人研制出8位微 处理器Intel 8080,以N沟道MOS电路 取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。主频2MHz 的8080芯片运算速度比8008快10倍。

第一台微型计算机：Altair 8800 1975年4月，MITS(微型仪器遥测 系统公司)发布第一个通用型Altair 8800,售价375美元，带有1KB存储器。

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1976年,Intel 发布8085处理器

当时，Zilog、Motorola和 Intel在微处理器领域三足 鼎立。Zilog公司于1976年 对8080进行扩展,开发出 Z80微处理器，广泛用于微 型计算机和工业自动控制 设备。直到今天，Z80仍然 是8位处理器的巅峰之作。

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1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计算机Apple I,4 月1日愚人节这天，两个Steve成立了 Apple计算机公司。 1976年一些离开了Motorola公司 的部分工程人员自组成立MOS Technology公司，并且开发出了 6502处理器。它的位宽为8bit, 频率只有1MHz,并且无协处理器。 但它是IBM PC机问世之前世界上 最流行的微型计算机Apple II(苹果机)的CPU。Apple II 是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为1300美 元。Apple II及其系列改进机型风靡一时，这使Apple 成为微型机时代最成功的计算机公司。

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1978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，售价360美元。不过当时由 于360美元过于昂贵，大部分人 都没有足够的钱购买使用此芯片 的电脑。 1979年6月1日，Intel推出 4.77MHz的准16位微处理器8088, 它是8086的廉价版本,价格为大众 所接受。在性能方面，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。

Intel 8088电路

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同年9月，Motorola推出M68000 16位微处理器，它因 采用了68000个晶体管而得名。该处理器主要供应 Apple公司的Macintosh 和Atari 的ST系列电脑上。后 继版

本的处理器，包括68020则被使用在Macintosh II 机型。 早在1980年7月，一个负责“跳棋计划”的13人小 组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心， 开始开发后来被称为IBM PC的产品。一年后的8月12日， IBM公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生。 1980年10月，IBM在秘密进行第一台IBM PC过程中， 向Microsoft提出采购一套操作系统。比尔· 盖茨抓住机 会与Seattle Computer Products的蒂姆· 帕特森签约， 获得了其DOS操作系统的版权并进行了一些修改。今天 的Windows系列操作系统仍然兼容DOS。

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第一台IBM PC采用 了主频为4.77MHz的 Intel 8088,操作系统 是Microsoft提供的MSDOS。IBM将其命名为 “个人电脑(Personal Computer)”,不久 “个人电脑”的缩写 “PC”成为所有个人电脑 IBM PC创造历史 的代名词。 IBM原来预计在一年中售出241683台PC,然而 用户的需求被大大低估了，实际上一个月的订 货量就超出了预计。

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AMD是一家专注于微处理器设计和生产的跨国公 1981年：80186和80188发布。这两款 司，总部位于美国加州硅谷内森尼韦尔。AMD为 微处理器内部均以16位工作,在外部输入 电脑、通信及消费电子市场供应各种集成电路产 输出上80186采用16位,而80188和8088一 品，其中包括中央处理器、图形处理器、闪存、 芯片组以及其他半导体技术。AMD 有超过 70% 样均是采用8位工作。这是一颗性能介于 的收入都来自于国际市场，是一家真正意义上的 8088,80286之间的的CPU。但事实上 跨国公司。公司在美国纽约股票交易所上市，代 80186从来都没有在PC中应用,它仅仅存 号为 AMD 。 企业名及公司LOGO

Advanced:先进，Micro:微 在于一个小范围的圈子 小，Devices:设备。英文直译为： 中。从这个时候起,AMD 先进的微型设备 中文名称为：超威半导体 公司已经开始生产 (亦译作超微半导体) 80186 CPU了。 企业LOGO:The future is fusion(融聚未来)

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1982年2月1日：在80186 发布后的几周，80286就 发布了。80286处理器集 成了大约13.4万个晶体管, 最大主频为20MHz,采用16位数据总线和24位位址总线。与8086相比， 80186/80188增强了部分软硬件功能 80286增加 了实存(24位地址)和虚拟存储器管理,可以在两 种不同的模式下工作,一种叫实模式,另一种叫 保护方式。80286开始正式采用一种被称为PGA 的正方形包装。

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1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX微处理器(最高 33MHz 主频)。80386的广泛应用,将PC机从16位时代带入 了32位时代。此外它还具有比80286更多的指令集。发布 时，80386的最快速版本的主频为20MHz,具备6.0 MIPs , 包含275,000个晶体管。 当时，IBM已经收到大量286机器的订单，不愿立即转向 386,同时IBM担心长期受制于Intel芯片，开始暗中

开发 自己的处理器，所以对是否采用386芯片不置可否。 Compaq乘机而上，推出386芯 片的电脑，迅速占领了市场。 1988年6月16日：80386SX 发布，它是80386DX的廉价版 本，只有16-bit总线宽度。

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CPU更新速度加快，造就了越来越多的兼容机厂商。 1989年4月，Intel推出25MHz 486微处理器。1989年5 月10日：我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。 这款经过四年开发和3亿美元资金投入的芯片的伟大之处 在于它首次实破了100万个晶体管的界限,集成了120万个 晶体管,使用1微米的制造工艺。其实486就是 80386+80387协处理器+8KB一级缓存,是超级版本的386。 Compaq由于持有大量386订单而对采用Intel 486犹豫 不决，Dell趁机推出了自己的486整机，并通过直销模式 在兼容机市场后来居上。1991年，25岁的Michael Dell 成为《财富》全美500家大企业中最年轻的总裁。1995年 ，Dell进入全球个人电脑5强行列。 1991年5月22日：80486 DX 的廉价版本80486 SX 发 布，它和DX的区别是没有整合FPU。

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FPU,即数字协处理器，是一个微处理器或一 个普通微处理器的特殊电路，它比计算机所使 用的基本微处理器处理数字的速度更快，这是 因为它有一个旨在大量数字操作的特殊指令集。 今天的PC机上通常有一个FPU,但只有在特 殊应用，如图形、图象处理或显示时才需要。 没有FPU的PC可以通过安装浮点仿真器来处 理需要FPU的软件。

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1993年3月22日：全面超越 486的新一代586 CPU问世， 为了摆脱486时代微处理器 名称混乱的困扰，英特尔公 司把自己的新一代产品命名 为Pentium(奔腾)以区别AMD 和Cyrix的产品。 AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86微处理器来对付芯片 巨人，但是由于奔腾微处理器的性能最佳，英特尔逐渐 占据了大部分市场。Pentium 处理器的性能接近主要的 RISC CPU并兼容80x86,同时继承了长期积累下来的价 值约500亿美元的庞大软件资源。 Cyrix,1999年被VIA(威盛)收购。

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Pentium最初级的CPU是Pentium 60和Pentium 66,分别工作在与系统总线频率相同的60MHz和 66MHz两种频率下，没有我们现在所说的倍频设 置。 1994年3月7日：Intel 发布90和100MHz 的 Pentium 处理器 1994年10月10日：Intel 发布75MHz 版本的 Pentium 处理器 1995年3月27日：Intel 发布120MHz 的 Pentium 处理器 1995年6月1日：Intel 发布133MHz 版本 Pentium 处理器

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Intel推出Pentium Pro微处理器，采 用了一种新的总线接口Socket 8。新 的处理器对多媒体功能提供了很好的 支持。 1995年11月1日，Intel推出了 Pentium Pro处理器。 Pentium Pro

的工作频率有150/166/180和200MHz四种，都具有16KB 的一级缓存和256KB的二级缓存。它是基于Pentium完 全相同的指令集和兼容性，达到了440 MIPs 的处理能 力

和5.5 M个晶体管。这几乎相当于比4004处理器的晶 体管提升了2400倍。值得一提的是Pentium Pro采用了 “PPGA” 封装技术。即一个256KB的二级缓存芯片与 Pentium Pro芯片封装在一起。

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1996年1月4日：Intel 发布150&166 MHz Pentium 处理器，包括了越3.3M 个晶体管 1996年10月6日： Intel 发布200MHz Pentium 处理 器 1997年1月8日：Intel在1996年推出的Pentium 系 列的改进版本，内部代号P55C,也就是我们平常所说的 Pentium MMX 。 Pentium MMX在原Pentium的基础上进行了重大的改 进，增加了片内16KB数据缓存和16KB指令缓存，4路写 缓存以及从Pentium Pro、Cyrix而来的分支预测单元和 返回堆栈技术，特别是新增加的57条MMX多媒体指令。 MMX技术是Intel发明的一项多媒体增强指令集技术 ，它的英文全称可以翻译成“多媒体扩展指令集”。 MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理 多媒体的能力提高了60%左右。

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Pentium MMX系列的频率只有三种：166MHz、 200MHz、233MHz,一级缓存从Pentium的16KB 增加到了32KB,核心电压2.8v,倍频分别为 2.5、3、3.5。插槽都是Socket 7。

与此同时，作为Intel的 主要竞争对手，AMD也发 布了AMD-K6-MMX 处理器， 包含相近的指令集。

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1997年4月7日 。英特 尔发布了Pentium II 处理器。内部集成了 750万个晶体管，并整 合了MMX指令集技术。 此时，英特尔 Pentium II架构已经 从Socket 7转成Slot 1,并首次引入了 S.E.C封装(Single Edge Contact)技术，

将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。 Slot 1的 Pentium II晶体管数为900万，并且具有两种版本的核 心：Klamath与Deschutes。

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同时代竞争的是AMD的K6II, 1997年6月2日： Intel发布 233MHz Pentium MMX。 1998年2月：Intel 发布333MHz Pentium II 处理器，开发代号

为Deschutes,并且首次采用了0.25微米制造工艺，在低 发热量的情况下提供比以前产品更快的速度。 1999年2月22日：AMD 发布K6-III 400MHz 版本，在一些测试中，它 的性能超越了后来发布的Intel Pentium III 。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/onre.html