萊布尼茲，G.W.

[拼音]：weichuliqi

[英文]：microprocessor

用一片或少數幾片大規模積體電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。微處理器與傳統的中央處理器相比，具有體積小，重量輕和容易模組化等優點。微處理器的基本組成部分有：暫存器堆、運算器、時序控制電路，以及資料和地址匯流排。微處理器能完成取指令、執行指令，以及與外界儲存器和邏輯部件交換資訊等操作，是微型計算機的運算控制部分。它可與儲存器和外圍電路晶片組成微型計算機。

發展概況

微處理器的發展大致分為四個階段。第一階段（1971～1973年）的代表性機種是美國 Intel公司製成的4004、4040和8008。這一階段微處理器的主要特點是採用P溝道金屬-氧化物-半導體積體電路（PMOS電路），速度較慢，指令系統也不太完整，主要用於控制和簡單儀表。第二階段（1974～1977年）微處理器設計日趨成熟，代表性的機種是Intel公司8080和8085、美國Motorola公司的Mc 6800和Zilog公司的 Z80。這一階段微處理器採用了N溝道金屬-氧化物-半導體積體電路（NMOS電路），處理資料寬度為8位，指令系統比較完整，功能較強，用其構成的微型計算機可以配備較多的外圍裝置，並有較成熟的系統軟體。第三階段（1978～1980年）微處理器向16位資料寬度發展，其代表性的機種是Intel 8086、Motorola Mc68000和ZilogZ8000。這一階段微處理器採用了短溝道高效能的NMOS電路，16位微處理器構成的微計算機採用了傳統的小型機以至大型機的系統結構的設計思想，所以功能很強，儲存容量在 1兆位元組以上，還可配備大容量的二級儲存器；作業系統功能也很強；一般還考慮了多機系統工作環境。這一期間微處理器的研製更加註意系列化，用它構成的微計算機的軟體能向上相容，軟體研究工作的比重也顯著增加。第四階段是從1981年開始的。這一時期內，16位微處理器結構更加完善，32位資料處理寬度的微處理器也已研製成功。這些微處理器構成的微型機的系統結構、系統軟體和外圍裝置的配置日益接近超級小型機。

分類

微處理器的分類有多種方式。按照生產工藝劃分，微處理器除上述MOS電路工藝以外，還有雙極型電路工藝。MOS電路微處理器的特點是整合度較高，功耗較小；而雙極型微處理器的特點是速度快，一般是位片式結構（見位片式微處理器），即把運算器和控制器按一位或四位構成一片電路，可用多個位片組成不同字長的完整的微處理器。按照片數劃分，微處理器可分為單片式和多片式兩類。按功能劃分，微處理器可分為主處理器、協處理器和從處理器。協處理器用以擴大主處理器的浮點運算功能，如浮點運算處理器；從處理器完成主處理器控制下的整個系統中的一部分功能，如輸入輸出處理器。但是，微處理器最常用的分類方法，還是按處理資料寬度進行劃分，即分為1位、4位、8位、 16位和32位微處理器。

內部結構和功能

16位微處理器（圖中為8086微處理器）可分成兩個部分，一部分是執行部件(EU)，即執行指令的部分；另一部分是匯流排介面部件(BIU)，與8086匯流排聯絡，執行從儲存器取指令的操作。微處理器分成EU和BIU後，可使取指令和執行指令的操作重疊進行。EU部分有一個暫存器堆，由8個16位的暫存器組成，可用以存放資料、變址和堆疊指標、算術運算邏輯單元 (ALU)執行算術運算和邏輯操作，標誌暫存器寄存這些操作結果的條件。執行部件中的這些部件是通過資料匯流排傳送資料的。匯流排介面部件也有一個暫存器堆，其中CS、DS、SS和ES是儲存空間分段的分段暫存器。IP是指令指標。內部通訊暫存器也是暫時存放資料的暫存器。指令佇列是把預先取來的指令流存放起來。匯流排介面部件還有一個地址加法器，把分段暫存器值和偏置值相加，取得20位的實體地址。資料和地址通過匯流排控制邏輯與外面的8086系統匯流排相聯絡。