微处理器史话
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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。
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。
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。 |
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。 |
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。 |
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。 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。 |
1976年,INTEL公司在8080的基础上又推出了几个增强型微处理器芯片,8085在原基础上增加了输入输出功能,使之的电源供电和时钟源更为简化,只需单一的时钟和电源,在此之前,4004和8080均需要两到三个电源或时钟源,这使得它们的硬件电路复杂。增加了输入输出功能使之能连接多种外围设备,如可编程、中断控制器和CRT控制器等几个插件都可以适应更多的应用,并且8085具有更强的计算处理能力和更快的运算速度。 8085兼容8080指令系统,原来在8080上的软件完全可以在8085上运行,在8080指令系统的基础上仅新增了两条指令,一是“读”串行和中断数据指令,而是“写”串行和中断数据指令,显然8085在8080的版本上作了许多改进,使之功能进一步增强。 |
8085的高位机种,16位的8086(如左图)于1978年开发出来,它在性能上有了更大的提高,不久,INTEL公司又发布了8088,8088除了外部数据总线为8位外,其它与8086是一致的,同样具有16位数据的处理能力,并且8086已被广泛应用于个人电脑上,晶体管的集成度已达到了29000个,运行速度达到了10MHz,应当说8086是现代个人电脑微处理器的最初架构。 |
8086和性能上的提高取决于系统结构和工艺技术的改进,它们采用了新的硅栅H-MOS技术,使用4微米的工艺制造,并在场效应管置上偏置以提高晶体管的工作速度,开关速度近似于STTL(Schottky TTL电路),达到了2ns,它们的时钟频率可达5-10MHz。 |
随后,INTEL公司又相继发布了80186性能更胜一筹的16位微处理器,1982年80286(如左图)隆重登场,这是计算机发展史上重要的里程碑,80286最主要的特征是它完全兼容以前推出微处理器所用的程序,正是它的诞生预示着真正个人电脑时代的到来,经过数年的销售,80286微处理器个人电脑超过了1500万台。 |
80286属于超大规模集成电路,集成的晶体管数达到13万只,工作频率最高也达到了12.5MHz。80286虽然与现在的Pentium(奔腾)的P4相比,性能相差甚远,但当时的286电脑却是贵族的奢侈品哦! |
随着图形操作软件的不断推出和多媒体处理的需要,要求微处理器的处理功能更强,运算速度更快,特别对是浮点运算性能要求更高,1996年INTEL公司发布了性能优越的微处理器,例如PentiumMMX166和MMX233(MMX意为多媒体扩展指令集),MMX曾被玩家们戏称为“妈妈叉”,Pentiu166被称之为“黑金刚”。同时AMD公司也欲与INTEL公司分享一杯美羹,推出了高性价比的K6系列微处理器。 |
不管您是否是INTEL的追随者,INTEL公司的工程师们对世界计算机的贡献功不可磨,我们不可否认他们在人类计算机发展史上起了举足轻重的作用,正是INTEL的电气工程师们30年披荆斩棘的奋斗业绩,使我们的计算机技术迎来了一个又一个希望的春天。 |
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