参考答案：微机原理与接口技术课程的习题解答

1. 答：微处理器MPU也常称为微处理机，它是微型计算机的核心部件，微处理器的发展过程就是微型计算机的发展过程。以Intel公司的微处理器为例，微处理器的发展历程经历了以下六代。 1) 第一代微处理器 1971~1973年为4位或低档8位微处理器和微型计算机的时代。这一时期的典型产品是Intel 4004和Intel 8008。第一代微处理器的基本特点是：采用PMOS工艺，集成度低（1200~2000晶体管/片)，系统结构和指令都比较简单，仅能进行串行十进制运算，且速度慢，基本指令执行时间为10~20µs，它采用机器语言编程，主要用于家用电器和简单控制场合。 2) 第二代微处理器 1974~1977年为8位中档微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品有Intel 8080、Intel 8085。 第二代微处理器的显著特点是：采用了NMOS工艺，集成度提高约4倍（5000~9000晶体管/片），时钟频率为2~4MHz，平均指令执行时间为1~2s，速度提高了10~15倍，基本指令执行时间为1~2µs，指令系统较为完善。这一时期推出的微型计算机在系统结构上已具有典型的计算机体系结构以及中断、DMA等控制功能，软件方面除汇编语言外，还可使用如Basic、Fortran等高级语言，在系统设计上考虑了机器兼容性、接口标志化和通用性，且外围配套电路种类齐全、功能完善，因此这种系统广泛应用于电子仪器、现金出纳机和打印机等设备中。 3) 第三代微处理器 1978~1984年为16位微处理器和微型计算机时代。这一时期的CPU产品有Intel 8086、Intel 8088。第三代微处理器的主要特点是：采用了HMOS工艺，时钟频率为5~40MHz，集成度达20 000~70 000晶体管/片，基本指令执行时间为0.5µs，比8位微处理器提高了一个数量级，数据总线宽度为16位，地址线为20位，最大可寻址空间为1MB，具有丰富的指令系统，且CPU的内部结构有很大改进，体系结构与指令更为完善利丰富，采用了多级中断、多种寻址方式、段式寄存器等结构。 4) 第四代微处理器 1985~到1992年为32位微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品是Intel 80386、Intel 80486。第四代微处理器的主要特点是：大多采用了HMOS或CMOS工艺，集成度每个芯片高达100万个晶体管，基本指令执行速度一般在25Mips，为微型计算机带来了小型机的性能。拥有32条地址线，内存寻址范围为4GB，使用二级存储器管理方式，支持带有存储器保护的虚拟存储机制，虚拟存储空间高达264GB。Intel 80386时钟主频在16MHz以上，80486工作主频提高到了50MHz以上。 5) 第五代微处理器 这一时期的CPU产品有1993年Intel公司推出的Pentium微处理器，使微处理器的技术发展到了一个崭新的阶段，标志着微处理器完成从CISC向RISC时代的过渡， Pentium采用亚微米（0.8µm）CMOS工艺技术，集成度为330万个晶体管/片，内部采用4级超标量结构，数据线64位，地址线36位。工作频率为60/66MHz，处理速度达110Mips。在1994年3月，Intel推出了第二代Pentium，它采用0.6µm工艺和3.3V电源，功耗仅为4W，而且可在不需要时自动关闭浮点单元，散热问题基本得以解决，它的主时钟频率为100MHz和90MHz两种。 6) 第六代微处理器 1995年，Intel公司正式公布的Pentium Pro是一种64位CPU。该处理器采用0.35µm工艺，集成度是550万个晶体管/片，地址线为36位，寻址范围为64GB，其主频提高到133MHz以上，具有两倍Pentium的性能。其余典型产品有称为“具有MMX技术的Pentium和Pentium Pro”，其型号分别为P55C和Pentium Ⅱ， 64位的Pentium III，Pentium 4系列、Pentium D处理器系列、Pentium双核处理器系列和Pentium处理器至尊版系列。