一、绪论
1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统
- 计算机按照体积、性能、价格通常分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型计算机（简称微机，如单片机、单板机）五类。
- 但是它们都由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
- 微型计算机特点：集成度高、体积小、重量轻、耗电性、可靠性高、结构灵活、价格低廉、维护方便、应用面广。
运算器和控制器合成中央处理器（central processing unit，CPU），CPU已经能够集成在一块集成电路芯片上，这就是微处理器，又称微处理机。
微型计算机由CPU、主存储器、输入/输出(inputoutput，IO)接口电路和系统总线构成，基本结构如下：
总线结构是微型计算机的一个结构特点。有了总线结构以后，系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件与总线的单一关系。
尽管各种微型计算机的系统总线类型和标准有所不同，但它主要包含三种不同功能的总线，即数据总线(databus，DB)、地址总线(addressbus，AB)和控制总线(controlbus，CB)。
**微型计算机系统(简称微机系统)**由微型计算机、IO设备、系统软件、电源、面板和机架等组成。
1.2 CISC 和 RISC 结构的微处理器
在计组的学习中其实已经了解过了计算机指令系统的优化发展过程中，出现过两个截然不同的优化方向：复杂指令集计算机（complex instruction set computer，CISC）技术和精简指令集计算机（reduced instruction computer，RISC）技术。它们的区别在于不同的CPU的设计理念和方法。
- 早期人们采用的优化方法是把一些原来由软件实现的常用功能改用功能复杂的硬件指令实现，以此来提高计算机的执行速度。早期CPU都是CISC结构，其目标在于用尽量少的机器语言指令来完成所需的计算任务
- 而RISC基本思想在于尽量简化计算机指令，采用功能简单、能在一个时钟节拍内完成的基本指令，而把较复杂的功能用一段子程序来实现，这种计算机系统就称为RISC。
RISC和CISC的主要区别：
- RISC 指令系统仅包含那些必要的、经常使用的指令，不经常使用的指令的功能往往通过基本指令组合来完成。RISC完成特殊功能时，效率可能比较低，不过流水技术和超标量技术的应用可以弥补这个不足。相反，CISC的指令系统比较丰富，处理特殊任务效率较高。
- RISC 对存储器操作相对简单， 汇编语言程序一般需要较大的主存空间，实现特殊功能时程序复杂。CISC 的存储器操作指令较多，要求的控制逻辑也较复杂，但是程序编程相对简单，效率较高。
典型RISC和CISC微处理器：
**CISC体系结构：**Intel x86、AMD、TI（德州仪器）、Cyrix、VIA（威盛）等
**RISC体系结构：**IBM的PowerPC和Power2、Sun的SPARC、HP的PA-RISC 7000 和 MIPS 的 R系列，ARM微处理器
1.3 微处理器及微型计算机发展简况
计算机诞生背景：第二次世界大战
计算机诞生时间：1946年2月15日
第一台计算机的名字：ENIAC
研制单位：美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院，美国陆军军械部委托
微处理器：用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。
微处理器分为：4位机、8位机、16位机、32位机、64位机。
Intel、AMD、VIA
1.3.1 4位微处理器
20世纪70年代初期出现4位微处理器，一般称为第一代微处理器，其典型产品有Intel4004，工作频率为108kHz。
字长：4位 特点：指令系统简单，运算功能较差，价格低廉 应用：面向家电，计算器和二次仪表
1.3.2 8位微处理器
1974~1977年是8位微处理器时期，一般称为第二代微处理器，其典型产品有Intel公司的8080、8085，Motorola公司的6502，Zilog公司的Z80。
字长：8位
**特点：**指令系统比较完善，运算速度提高一个数量级，寻址能力有所增强有中断和DMA，汇编、BASIC、FORTRAN
应用：面向家电，智能仪表、工业控制
1.3.3 16位微处理器
1978~1980年是16位微处理器时期，一般称为第三代微处理器，其典型产品有Intel公司的8086/8088、Zilog公司的Z8000、Motorola公司的MC68000。
字长：16位
**特点：**指令系统丰富，采用多级中断，多种寻址方式，段式存储结构，配有功能强大的系统软件
**应用：**工业控制
1.3.4 32位微处理器
1980年代初开始，之后十余年迅速发展。
典型产品：Z80000，MC68020，80386，80486，Pentium
在32位处理器中开始采用高速缓冲。
1.3.5 64位处理器
2001年开始。
典型产品：Intel：Itanium、Itanium2，AMD：Opteron等
1.4 微处理器的发展趋势
- 高性能化。微处理器计算能力、存储能力将不断提升。
- 形式多样化。便携式（笔记本电脑和个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)）的流行，其他各种各样形状、人机交互方式的微型计算机系统。
- 多媒体化。虚拟现实技术和多媒体信息处理将得到更广泛的应用。
- 网络化。连入公共互联网络网络
- 多核结构。使用多核处理器后，多个独立任务可以由不同的处理单元执行，较单核而言，减少了切换任务浪费的CPU资源，体现出更高的效率和性能。
- 嵌入式应用更加广泛、深入。
- 智能化。智能化是微型计算机发展的一个重要方向，微型计算机将具有更高的智能水平。
