微處理器
微處理器
microprocessor
應(yīng)用大規(guī)模集成電路技術(shù)將電子計(jì)算機(jī)（見微型計(jì)算機(jī)）的中央處理器（CPU,通常指由運(yùn)算器和控制器所組成的邏輯單元）集成在一片幾毫米見方硅片上的微電子器件。這種硅片稱為芯片。在一個(gè)芯片上可以集成幾千到幾十萬個(gè)以上的晶體管和電阻、電容元件。微處理器的特點(diǎn)是輕巧，成本低，功能強(qiáng)，功耗小，穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)便，易于推廣。微處理器已成為許多機(jī)器的一個(gè)部件或控制系統(tǒng)的一部分。許多軋鋼機(jī)、起重機(jī)、石油化工機(jī)械、電站發(fā)電設(shè)備、汽車、機(jī)床、儀器儀表、工業(yè)機(jī)器人等已采用了微處理器，從而使計(jì)算機(jī)的功能滲透到機(jī)械和儀表中,實(shí)現(xiàn)了智能化。例如,采用微處理器的數(shù)字控制機(jī)床已成為世界上數(shù)字控制機(jī)床的主流。這種機(jī)床只需要改變軟件程序，即可實(shí)現(xiàn)某種特定的功能，因而具有更大的通用性和靈活性。此外，數(shù)字控制機(jī)床還具有存貯校正誤差的能力和現(xiàn)場(chǎng)校正零件程序的指令，因而能夠加工出精度更高的零件。許多汽車已應(yīng)用微處理器，例如，用于控制汽車上的汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，可根據(jù)曲軸傳感器、負(fù)壓傳感器和溫度傳感器送來的曲軸位置信號(hào)、氣缸負(fù)壓信號(hào)和冷卻水溫度信號(hào)計(jì)算出點(diǎn)火時(shí)間，每隔 2毫秒計(jì)算一次，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗最經(jīng)濟(jì)，污染最少，可節(jié)省燃料10％左右。
簡(jiǎn)史 微處理器自1971年問世以來，已經(jīng)歷四代。①第一代(1973年前)：速度低、價(jià)廉，主要是用于專用場(chǎng)合的4位和8位字長的低檔微處理器。②第二代（1978年前）：中速、價(jià)廉，是在各種控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用的8位字長中檔微處理器。③第三代(1980年前):應(yīng)用范圍廣泛、中速、功能較強(qiáng)的16位字長的高檔微處理器。④第四代（1981年以后）：32位字長的高速、功能更強(qiáng)的高檔微處理器。
分類 微處理器按制造工藝一般分為兩類:MOS集成電路型和雙極集成電路型。① MOS集成電路：它是以金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管為基本有源元件構(gòu)成的集成電路。②雙極集成電路：它是以雙極晶體管為基本有源元件構(gòu)成的集成電路
微處理器也可按字長(計(jì)算機(jī)中每個(gè)字占有的二進(jìn)制位數(shù))分為1位、4位、8位、16位和32位字長等多種類型。工作原理和結(jié)構(gòu) 圖[微處理器結(jié)構(gòu)原理方框圖]
為微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理方框圖。微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括3個(gè)基本部分。①算術(shù)邏輯部件(ALU)：它既能執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算（如加法、減法），又能執(zhí)行邏輯操作（如邏輯“與”、“或”等）。②寄存器：每個(gè)微處理器中有多個(gè)寄存器，用來存放操作數(shù)、運(yùn)算過程的中間結(jié)果和標(biāo)志工作狀態(tài)的信息等。③控制部件：即控制操作電路。微處理器在執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)，必須把程序中的一些指令一條條地取出來執(zhí)行，這就必須有一個(gè)電路能追蹤指令所在的地址，這個(gè)電路稱為程序計(jì)數(shù)器。取出來的指令經(jīng)過指令譯碼器譯碼，通過控制電路發(fā)出執(zhí)行一條指令所需的各種控制信息。
微處理器與微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其他部分的通信，是通過3組外部總線來實(shí)現(xiàn)的,即地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。現(xiàn)代的微處理器至少有16位寬的地址總線，一般它是單向的，由微處理器向存貯器或輸入輸出設(shè)備發(fā)出地址信息。數(shù)據(jù)總線是雙向傳送的，其寬度一般與微處理器所處理數(shù)據(jù)的字長相同。控制總線用來傳送各種控制信號(hào)，如同步脈沖、定時(shí)脈沖、讀寫操作控制和中斷請(qǐng)求等。
嚴(yán)筱鈞
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