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1、微处理器(Processor)分类和应用处理器的简史 .2计算机系统简介 .2系统是一种根据固定的计划、程序或者规则进行工作，组织或者执行一项或多项任务的组织结构。 .2而计算机系统是一个包含以下或者更多硬件组成部分，可以完成种类多样的特定任务的组织结构。 .2（1）：微处理器 .2（2）：存储器 .2（a）：主存储器（半导体存储器 RAM、ROM、以及可快速访问的高速缓存） .2（b）：辅助存储器(硬盘，光存储器等 ) .2（3）：输入单元，开关，鼠标等 .2（4）：输出单元，LED，显示器等 .2系统中的处理器 .31处理器的结构 .32处理器的内部构造 .53通用处理器的分类介绍 .64
2、处理器周边硬件电路介绍 .95处理器的结构单元 .11随着时代的发展，我们的生活与电子产品的联系越来越密切。今 天 ， 微 处 理 器 已 经 无 处 不 在 ， 无论 是 录 像 机 、 智 能 洗 衣 机 、 移 动 电 话 等 家 电 产 品 ， 还 是 汽 车 引 擎 控 制 ， 以 及 数 控 机 床 、 导 弹 精 确 制导 等 都 要 嵌 入 各 类 不 同 的 微 处 理 器 。 微 处 理 器 不 仅 是 微 型 计 算 机 的 核 心 部 件 ， 也 是 各 种 数 字 化 智 能设 备 的 关 键 部 件 。 国 际 上 的 超 高 速 巨 型 计 算 机 、 大 型 计
3、 算 机 等 高 端 计 算 系 统 也 都 采 用 大 量 的 通 用 高性 能 微 处 理 器 建 造 。处理器的简史：计 算 机 系 统 的 思 想 并 不 是 新 的 ， 远 在 公 元 前 500 年 巴 比 伦 人 发 明 了 用 串 珠 实 现 计 算 功 能 的 工具 用 来 管 理 粮 食 。1889 年 ， Herman Hollerith 研 制 了 存 储 数 据 的 穿 孔 卡 片 和 使 用 卡 片 的 计 算 器 。 这 引 起 了 英 国 政府 的 兴 趣 ， 并 使 用 此 工 具 存 储 了 1890 年 的 人 口 普 查 的 数 据 。1896 年 Ho
4、llerith 创 建 的 Tabulating Machine Company, 经 过 多 次 合 并 后 成 为 了 现 在 的International Bossiness Machines Corporation, 现 在 称 为 IBM. 第 一 台 通 用 可 编 程 计 算 机 是 由 宾 西 法 尼 亚 大 学 研 制 的 ENIAC.1971 年 ， 英 特 尔 公 司 推 出 了 世 界 上 第 一 款 微 处 理 器 4004。 4 位 微 处 理 器 。 随 后 英 特 尔 又 推出 了 8008。 1974 年 ， 8008 发 展 成 8080,成 为 第 二 代
5、 微 处 理 器 。 8080 作 为 代 替 电 子 逻 辑 电 路 的 器件 被 用 于 各 种 应 用 电 路 和 设 备 中 ， 如 果 没 有 微 处 理 器 ,这 些 应 用 就 无 法 实 现 。 1985 年 10 月 17 日 ，英 特 尔 划 时 代 的 产 品 80386DX 正 式 发 布 了 ， 其 内 部 包 含 27.5 万 个 晶 体 管 ， 时 钟 频 率 为12.5MHz， 后 逐 步 提 高 到 20MHz、 25MHz、 33MHz， 最 后 还 有 少 量 的 40MHz 产 品 。2000 年 英 特 尔 公 司 发 布 基 于 超 线 程 技 术
6、的 奔 腾 4 处 理 器 。 尽 管 不 是 真 正 意 义 上 的 双 核 ， 但 这种 开 创 性 的 理 念 拉 开 了 多 核 时 代 的 大 幕 。计算机系统简介系统是一种根据固定的计划、程序或者规则进行工作，组织或者执行一项或多项任务的组织结构。而计算机系统是一个包含以下或者更多硬件组成部分，可以完成种类多样的特定任务的组织结构。（1）：微处理器（2）：存储器（a）：主存储器（半导体存储器RAM、ROM、以及可快速访问的高速缓存）（b）：辅助存储器(硬盘，光存储器等 )（3）：输入单元，开关，鼠标等（4）：输出单元，LED，显示器等小型计算机系统硬件构成输出设备驱动电路处理器 程
7、序存储器和数据存 储器定时器 MPU 串口中断控制器 总线控制器输入设备驱动电路系统中的处理器1处理器的结构处理器(processor) 是计算机系统中的核心。绝大多数处理器的硬件设计主要是基于以下两种结构: 冯.诺伊曼结构与哈佛结构。冯.诺伊曼结构冯.诺伊曼结构主要有以下 3 个关键概念：（1）：数据与指令存储在单一的读写存储器中；（2）：存储器的内容通过位置寻址，而不考虑它容纳的数据是什么；（3）：以顺序的形式从一条指令到下一条指令来（除了使用跳转指令）执行。在 典 型 情 况 下 ， 完 成 一 条 指 令 需 要 3 个 步 骤 ， 即 ： 取 指 令 、 指 令 译 码 和 执 行
8、指 令 。 对 冯 .诺 曼结 构 处 理 器 ， 由 于 取 指 令 和 存 取 数 据 要 从 同 一 个 存 储 空 间 存 取 ， 经 由 同 一 总 线 传 输 ， 因 而 它 们 无 法重 叠 执 行 ， 只 有 一 个 完 成 后 再 进 行 下 一 个 。电源回路，Reset回路系统专用电路ASIC哈佛结构哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行） 。哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。其程序指令和数据指令分开组织和存储的，执
9、行时可以预先读取下一条指令。哈佛结构的目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。其主要的架构为哈佛结构哈佛结构使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存； 使用独立的两条总线，分别作为 CPU 与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。后来，又提出了改进的哈佛结构改进型哈佛结构改进型哈佛结构使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理； 具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模块） ，公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模
10、块与 CPU 之间的数据传输； 两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。冯.诺伊曼结构与哈佛结构效率比较：冯.诺伊曼结构执行指令哈佛结构执行指令冯.诺伊曼结构与哈佛结构存储器使用率比较：在通用计算机系统中，应用软件的多样性使得计算机要不断地变化所执行的代码的内容，并且频繁地对数据与代码占有的存储器进行重新分配，这种情况下，冯.诺伊曼结构占有绝对优势，因为统一编址可以最大限度地利用资源，而哈佛结构的计算机如果应用于这种情形下则会对存储器资源产生理论上最大可达 50%的浪费，这显然是不合理的。总结：相对于冯诺依曼结构，哈佛结构更加适合于那些程序固化、任务相对简单的，对数据处理时间有苛刻要求的嵌入式控制系统中。而冯诺依曼结构的处理器更适用与通用处理系统中。2处理器的内部构造Processor 主要有两个基本单元: ：程序流控制单元(CU) 和执行单元 (EU)。CU 中包含了一个取指令单元，用于从存储器中取指令。EU 中含有执行指令的电路，用于数据转移操作以及数据从一种形式的转换操作。EU 包含算术逻辑单元 (ALU) Arithme
