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单片处理机
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单片机处理
补充资料:单片式微处理器
      利用大规模和超大规模集成电路技术,在一个微小的硅片上制作的中央处理器。芯片包括中央处理器的主要部分,如控制逻辑电路,指令译码、运算和处理电路等。单片式微处理器用 MOS电路工艺制成。第一个单片式微处理器是美国的intel 4004型4位微处理器,于1971年投产。后又试制出 8位的intel 8008微处理器。而第一个指令系统比较完整、功能较强的 8位单片式微处理器,则是1973年生产的8080。到80年代初已有16位、32位高性能单片式微处理器,性能已接近或超过一些小型计算机。
  
  
  单片式微处理器8080由寄存器组、算术逻辑部件、时序逻辑电路和指令操作控制部件等组成。外部采用三总线(数据总线、地址总线、控制总线)结构,与存储器、输入输出等接口电路相联接(见图)。由地址总线决定从存储器(或接口电路)的某单元取的指令码(或数据),通过数据总线送到指令操作控制部件(数据送到寄存器组或累加器)。经过译码后,在时序逻辑电路配合下产生一系列控制信号,协调算术逻辑部件、寄存器组和外部电路工作。算术逻辑部件完成加、减和逻辑运算;寄存选择器组存放运算的原始数据和中间结果。
  
  8位和16位单片式微处理器采用 NMOS工艺和HMOS工艺(见N沟道金属-氧化物-半导体集成电路、高性能金属-氧化物-半导体集成电路),速度快,使用单电源5伏,可与晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)兼容。肖特基TTL电路用于位片式微处理器。CMOS电路工艺因其特有的优点如功耗少、抗干扰性能好、环境适应范围大等而受到重视。
  
  在NMOS电路工艺中,反相器采用增强型与耗尽型金属-氧化物-半导体集成电路,有利于提高电路速度和减小芯片面积。触发器采用双相时钟(有的是内部产生)准静态电路;寄存器组采用存储器结构;指令操作控制早期采用随机逻辑电路,以节省芯片面积和提高操作速度,后为可编程序的逻辑阵列或微程序只读存储器。这有利于芯片版图的规整,易于修改设计和调试。因MOS电路驱动能力弱,在输出级采用大面积的推挽式驱动器,以驱动外界一个标准TTL逻辑电路负载。
  
  微处理器发展迅速,新产品不断出现。一方面向高性能发展,如采用流水线技术,面向操作系统和高级语言的指令系统,实现软件透明的多重处理,支持浮点运算和提高虚拟地址空间等。用超大规模集成技术在一个芯片上制作几十万个元件(包括MOS晶体管),实现过去用软件完成的工作。工艺上采用小于2微米的沟道,可使门延迟小于200皮秒,芯片主频率提高到12兆赫以上。另一方面,单片式微处理器向低造价、大批量的微控制器发展,即在一个芯片上包括中央处理器(4位、8位、16位)、数据存储器、输入输出接口电路、数-模和模-数转换器、时钟电路、定时器和固化的程序存储器等。
  

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