附录各章习题参考答案 第1章习题参考答案 答:微处理器MPU也常称为微处理机,它是微型计算机的核心部件,微处理器的发展过程就是微型计 算机的发展过程。以 Intel公司的微处理器为例,微处理器的发展历程经历了以下六代。 )第一代微处理器 1971~1973年为4位或低档8位微处理器和微型计算机的时代这一时期的典型产品是 Intel4004和 Intel 8008。第一代微处理器的基本特点是:采用PMOS工艺,集成度低(1200~2000晶体管/片,系统结构和指 令都比较简单,仅能进行串行十进制运算,且速度慢,基本指令执行时间为10-20μs,它采用机器语言编程, 主要用于家用电器和简单控制场合。 2)第二代微处理器 1974~1977年为8位中档微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品有 Intel8080、 Intel8085。 第二代微处理器的显著特点是:采用了NMOS工艺,集成度提高约4倍(5000~900晶体管/片),时钟频 率为2~4MHz,平均指令执行时间为1~2s,速度提高了1015倍,基本指令执行时间为1~2s,指令系统较 为完善。这一时期推出的微型计算机在系统结构上已具有典型的计算机体系结构以及中断、DMA等控制功 能,软件方面除汇编语言外,还可使用如 Basic、 Fortran等高级语言,在系统设计上考虑了机器兼容性、接 口标志化和通用性,且外围配套电路种类齐全、功能完善,因此这种系统广泛应用于电子仪器、现金出纳机 和打印机等设备中。 3)第三代微处理器 1978~1984年为16位微处理器和微型计算机时代。这一时期的CPU产品有Inte8086、 Intel8088。第 三代微处理器的主要特点是:采用了HMOS工艺,时钟频率为540MHz,集成度达20000~70000晶体管/ 片,基本指令执行时间为05s,比8位微处理器提高了一个数量级,数据总线宽度为16位,地址线为20 位,最大可寻址空间为IMB,具有丰富的指令系统,且CPU的内部结构有很大改进,体系结构与指令更为 完善利丰富,采用了多级中断、多种寻址方式、段式寄存器等结构 4)第四代微处理器 1985~到1992年为32位微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品是 Intel80386、 Intel 80486。第四代微处理器的主要特点是:大多采用了HMOS或CMOS工艺,集成度每个芯片高达100万个 晶体管,基本指令执行速度一般在25Mips,为微型计算机带来了小型机的性能。拥有32条地址线,内存寻 址范围为4GB,使用二级存储器管理方式,支持带有存储器保护的虚拟存储机制,虚拟存储空间高达264GB Intel80386时钟主频在16MHz以上,80486工作主频提高到了50MHz以上。 5)第五代微处理器 这一时期的CPU产品有1993年 Intel公司推出的 Pentium微处理器,使微处理器的技术发展到了一个崭 新的阶段,标志着微处理器完成从CISC向RISC时代的过渡, Pentium采用亚微米(0.8m)CMOS工艺技 术,集成度为33万个晶体管片,内部采用4级超标量结构,数据线64位,地址线36位。工作频率为 60/6MHz,处理速度达110Mips。在194年3月, Intel推出了第二代 Pentium,它采用0.6m工艺和3.3V 电源,功耗仅为4W,而且可在不需要时自动关闭浮点单元,散热问题基本得以解决,它的主时钟频率为 100MHz和90MHz两种。附录 各章习题参考答案 第 1 章 习题参考答案 1. 答：微处理器 MPU 也常称为微处理机，它是微型计算机的核心部件，微处理器的发展过程就是微型计 算机的发展过程。以 Intel 公司的微处理器为例，微处理器的发展历程经历了以下六代。 1) 第一代微处理器 1971~1973年为 4 位或低档 8 位微处理器和微型计算机的时代。这一时期的典型产品是 Intel 4004 和 Intel 8008。第一代微处理器的基本特点是：采用 PMOS 工艺，集成度低（1200~2000 晶体管/片)，系统结构和指 令都比较简单，仅能进行串行十进制运算，且速度慢，基本指令执行时间为 10~20µs，它采用机器语言编程， 主要用于家用电器和简单控制场合。 2) 第二代微处理器 1974~1977年为8位中档微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品有Intel 8080、Intel 8085。 第二代微处理器的显著特点是：采用了 NMOS 工艺，集成度提高约 4 倍（5000~9000 晶体管/片），时钟频 率为 2~4MHz，平均指令执行时间为 1~2s，速度提高了 10~15 倍，基本指令执行时间为 1~2µs，指令系统较 为完善。这一时期推出的微型计算机在系统结构上已具有典型的计算机体系结构以及中断、DMA 等控制功 能，软件方面除汇编语言外，还可使用如 Basic、Fortran 等高级语言，在系统设计上考虑了机器兼容性、接 口标志化和通用性，且外围配套电路种类齐全、功能完善，因此这种系统广泛应用于电子仪器、现金出纳机 和打印机等设备中。 3) 第三代微处理器 1978~1984 年为 16 位微处理器和微型计算机时代。这一时期的 CPU 产品有 Intel 8086、Intel 8088。第 三代微处理器的主要特点是：采用了 HMOS 工艺，时钟频率为 5~40MHz，集成度达 20 000~70 000 晶体管/ 片，基本指令执行时间为 0.5µs，比 8 位微处理器提高了一个数量级，数据总线宽度为 16 位，地址线为 20 位，最大可寻址空间为 1MB，具有丰富的指令系统，且 CPU 的内部结构有很大改进，体系结构与指令更为 完善利丰富，采用了多级中断、多种寻址方式、段式寄存器等结构。 4) 第四代微处理器 1985~到 1992 年为 32 位微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型 CPU 产品是 Intel 80386、Intel 80486。第四代微处理器的主要特点是：大多采用了 HMOS 或 CMOS 工艺，集成度每个芯片高达 100 万个 晶体管，基本指令执行速度一般在 25Mips，为微型计算机带来了小型机的性能。拥有 32 条地址线，内存寻 址范围为 4GB，使用二级存储器管理方式，支持带有存储器保护的虚拟存储机制，虚拟存储空间高达 264GB。 Intel 80386 时钟主频在 16MHz 以上，80486 工作主频提高到了 50MHz 以上。 5) 第五代微处理器 这一时期的 CPU 产品有 1993 年 Intel 公司推出的 Pentium 微处理器，使微处理器的技术发展到了一个崭 新的阶段，标志着微处理器完成从 CISC 向 RISC 时代的过渡， Pentium 采用亚微米（0.8µm）CMOS 工艺技 术，集成度为 330 万个晶体管/片，内部采用 4 级超标量结构，数据线 64 位，地址线 36 位。工作频率为 60/66MHz，处理速度达 110Mips。在 1994 年 3 月，Intel 推出了第二代 Pentium，它采用 0.6µm 工艺和 3.3V 电源，功耗仅为 4W，而且可在不需要时自动关闭浮点单元，散热问题基本得以解决，它的主时钟频率为 100MHz 和 90MHz 两种