原创 微处理器史话 (一)

1946年在美国宾夕法尼亚大学由J.W.Mauchley及J.P.Eckert等人合作研制成功世界上第一台由程序控制的电子计算机ENIAC(Electronic Numcrical Integrator And Calculator)诞生，标志着人类进入了电子计算机时代，它的字长为12位，使用了18800多只电子管和1500只继电器，它的体积有一座房子那么大，占地150m²，重量30多吨，耗资百万美元，耗电量需要由一个小型发电厂供电(150kW)，这便是第一台电子计算机，这样一台庞然大物，当时的运算能力只有每秒钟5000次的加法运算，但它对后来几十年计算机的发展影响是深远的，例如程序存储和数字编码技术为以后的计算机发展奠定了技术基础。电子园51单片机学习网1|&qNL-U"N3|ox}
    1946--1958年计算机的组成仍以电子管为主，计算机的内存储器先是采用了汞延迟线，后来采用了磁鼓和磁芯，由于磁带记录技术已经成熟，所以外存储已经使用了磁带记录器，软件普遍采用机器语言，后期才开始使用汇编语言，主要应用于科学计算。电子园51单片机学习网 Gcz3n J a0e
    1958--1964年，晶体管的诞生带动了计算机技术的发展，计算机逐步以晶体管取代了电子管，逻辑元件基本上采用了体积小耗电省的晶体管，内存储器仍采用磁芯，但外存储器已开始使用磁盘，软件也开始出现了一些高级语言，以科学计算、数据处理及一些工业控制为主要应用。
2I)]d p`Rq'O0

1969年，INTEL公司受日本Busicom计算器公司委托，要求为其一个计算器研制一套程序控制器(如左图)，Busicom公司提出一个方案是采用12片专用的集成芯片，而INTEL公司的一位叫Ted hoff的电气工程师则大胆地提出了一种新的理念，即采用通用型的数据处理芯片，正是这一理论带来了微处理器的诞生。

随着集成电路的产生，集成度朝着中规模方向发展，使得计算机也朝着小型化、微型化方向发展，1971年，INTEL公司发布了具有4位并行处理能力的微处理器4004(如右图)，标志着人类史上第一块微处理器诞生，它内部集成了约2000多个晶体管，采用P-MOS工艺技术制造，虽然的它的面积不足1cm2，但它却具有比ENIAC强大的计算能力，同时开创了集成电路计算机的新时代。电子园51单片机学习网 vz+Q\*fGu*V

虽然在中规模集成电路单片上的4004还不能算是一台完善的电子计算机，但它集成了作为中央处理单元大量的逻辑电路，一块集成芯片代替了电子管或晶体管时代构成计算机的几千个单元电路。4004虽然只包含了46条基本指令，系统相对简单，但作为简单的控制还是合适，因为当时并非需要太复杂的算术运算，况且在当时并不容易找到可编程的逻辑器件。 !A%Tg.r4_$Up0

由于4004采用的是P-MOS(P沟道金属氧化物半导体)工艺制造，工作频率低，用于构成真正的计算机，功能仍很差，为此，INTEL公司于1972年发布了第二代微处理器8008，8008仍沿用4004的P-MOS生产工艺，集成了3500个晶体管，但它的数据宽度已经提高到了8位，指令也增加到了48条，所以8008比起4004指令进行周期明显加快，并允许8位的操作数，同时8008可寻址16384个存储单元，具备7个寄存器、存储器堆栈以及简单的中断功能，形成了现代微处理器的雏形。电子园51单片机学习网[#[ M m3g/v Q

8008与4004的指令系统并不兼容，但8008发布以后，很快投放市场，并在其它领域获得应用。

1973年,INTEL公司又相继发布了8080微处理器，可以这样说，8080是8008的升级改进型，指令系统兼容8008微处理器，8008上的软件基本上都可以在8080上运行。更骄傲的是8080放弃了以前处理器所使用的P-MOS生产工艺，改用全新的N-MOS生产技术，从而使处理器的运行速度有了质的飞跃，达到了2MHz，两个8位操作数的加法运算速度达到了50万次/每秒。显然，8080比8008的数据传送周期短了许多。

8080硬件上在8008的基础上作了很大的改进，存储器的寻址空间达到了64k，为克服CPU内部的7级堆栈的限制，8080在存储器本身也设置了堆栈。此外，CPU还具备了处理BCD码的能力，即可以实现两个BCD码间的加法操作。另外，8080还具备允许对外部存储器进行直接寻址的扩展寻址能力，这使其得到更广泛的应用。电子园51单片机学习网E4cT^0_     8080的研制成功，并广泛投放市场之后，微处理器才真正在电子领域得到了应用，8080比8008多了30条指令,达到了78条，使该处理能力进一步加强。