微處理器由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成，能完成讀取指令、執(zhí)行指令，以及與外界存儲(chǔ)器和邏輯部件交換信息等操作，所以其基本組成部分有算術(shù)邏輯單元（ALU，Arithmetic Logical Unit）；累加器（accumulator）和通用寄存器（register）；程序計(jì)數(shù)器（也叫指令指標(biāo)器）；時(shí)序和控制邏輯部件；數(shù)據(jù)與地址鎖存器／緩沖器；內(nèi)部總線。

微處理器從20世紀(jì)60年代未開始出現(xiàn)，到今天已經(jīng)無(wú)處不在，無(wú)論是手機(jī)、可穿戴設(shè)備等智能電子產(chǎn)品，還是汽車，數(shù)控機(jī)床，導(dǎo)彈，航空航天，等都要嵌入各類不同的微處理器。

根據(jù)微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域，可以分為三類：通用高性能微處理器、嵌入式微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器（MCU）。

根據(jù)微處理器處理信息的字長(zhǎng)，有4位、8位、16位、32位、64位微處理器。早期的微處理器（16位及以前）生產(chǎn)廠商魚龍混雜，不只INTEL，還有Mitre、Garrett AiResearch、Intel、TI、Fairchild、Rockwell、NEC、National Semiconductor、Western Electric、Motorola、Zilog、INMOS、DEC、SUN。到了32位，主要是Intel的天下，從Pentium到其PRO版，II代、III代，IV代等等，AMD和VIA等雖然好好學(xué)習(xí)，但還是難以撼動(dòng)Intel的霸主地位。

下面我們開始踏上4位微處理器時(shí)代之旅，讓我們了解一下4位時(shí)代的精典產(chǎn)品。

雖然微處理器直到1970年才出現(xiàn)，但是1969年7月美國(guó)登月飛船“阿波羅11號(hào)”就采用了復(fù)雜的計(jì)算系統(tǒng)，包括姿態(tài)控制、制導(dǎo)導(dǎo)航系統(tǒng)以及船載計(jì)算機(jī)等。這些復(fù)雜的計(jì)算系統(tǒng)吸引了美國(guó)各大公司投身其中，紛紛力爭(zhēng)推出自己的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品來(lái)取代對(duì)方。

在20世紀(jì)70年代開發(fā)4位微處理器的公司有Mitre、Garrett AiResearch、Intel、TI、Fairchild、Rockwell、NEC、National Semiconductor等。

2140

1968年多名從Mitre公司離職的工程師創(chuàng)建了Viatron計(jì)算機(jī)公司，于1969年發(fā)明了第一個(gè)基于LSI技術(shù)的4位微處理器2140。

MP944

MP944是第一個(gè)航空航天微處理器，也是第一個(gè)軍用微處理器，還是第一個(gè)完全集成芯片組微處理器。

?

?

?

1968年Garrett AiResearch開始研制一種數(shù)字計(jì)算機(jī)，以同正在開發(fā)中的用于美國(guó)海軍F－14雄貓戰(zhàn)斗機(jī)的主飛行控制電腦的電機(jī)系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)。1970年6月，美國(guó)Garrett AiResearch的Steve Geller和Ray Holt發(fā)明了基于MOS－LSI技術(shù)的產(chǎn)品，由6顆芯片組成（兩個(gè)頂級(jí)的石英傳感器，一個(gè)20位高精度的模數(shù)字轉(zhuǎn)換器A／D，一個(gè)20位高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器D／A，一個(gè)MOS－LSI芯片組，一個(gè)高效的電源單元），命名為MP944。該芯片僅約40平方英寸（約25000平方毫米），頻率達(dá)375KHz，以更小的體積和更高的可靠性打敗了基于電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，被運(yùn)用于美國(guó)海軍早期的所有雄貓戰(zhàn)斗機(jī)（TomCat fighter，包括F－14雄貓戰(zhàn)機(jī)），1970年第一架使用MP944的F－14飛機(jī)試飛；由于美國(guó)軍方認(rèn)為這種技術(shù)太過(guò)先進(jìn)而不允許將其設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)公開，直到1998年才得以揭開其面紗。

TMS1000

1971年9月17日，TI（TexasInstruments，德州儀器）的Gary Boone和Michael Cochran開發(fā)出以預(yù)編程嵌入式應(yīng)用（pre－programmed embedded applications）為主打技術(shù)的4位微處理器TMS 1000，采用DIP28封裝；1973年9月4日Gary Boone獲得了單片微處理器的美國(guó)專利，專利號(hào)是3757306；1974年TI（德州儀器）再推單芯片4位微處理器－TMS1802NC，廣泛應(yīng)用于公司的袖珍計(jì)算器中，為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域帶來(lái)新的動(dòng)力。

?

4004

1971年11月15日，Intel（英特爾）推出第一款商用4位微處理器－4004，采用硅柵PMOS 10μm工藝生產(chǎn)，Die Size芯片面積只有13．5mm2，集成了2．25K個(gè)晶體管，采用CDIP16封裝，4004包括一個(gè)四位的平行加法器、十六個(gè)四位的緩存器、一個(gè)儲(chǔ)存器（accumulator）與一個(gè)下推堆棧（push－down stack），由Federico Faggin（1970年加入英特爾，后來(lái)創(chuàng)立了ZILOG公司）和Marcian E．Hoff（霍夫，昵稱Ted Hoff）設(shè)計(jì)。該芯片于1981年停產(chǎn)。

用4004芯片，配上4001（40字節(jié)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存DRAM）、4002（256字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器ROM）、4003（10位的移位寄存器芯片Register），再加上鍵盤和數(shù)碼管，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)MCS－4。

最初的Intel 4004微處理器采用金頂白色陶瓷封裝，后期才出現(xiàn)了普通黑陶瓷以及塑料封裝（Intel生產(chǎn)早期微處理器的慣例：）金頂白陶4004又分為普通白陶、灰色痕跡白陶、5系白陶三類。其中，灰色痕跡白陶瓷版最為珍貴。

?

?

PPS－25

其他1972年Fairchild推出4位微處理器PPS－25，是一款多芯片微處理器，頻率200KHz，采用PMOS工藝。

PPS－4

1972年8月Rockwell發(fā)布4位微處理器PPS－4，頻率200KHz，采用PMOS工藝，封裝采用QUIP（Quad－In－Line），42引腳封裝。被用于計(jì)算，控制和游戲應(yīng)用。

μCOM 4

1973年日本NEC公司推出4位微處理器，頻率達(dá)1MHz，采用NMOS技術(shù)生產(chǎn)，集成了2500個(gè)晶體管。

IMP－4

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NSC）推出的首款微處理器，頻率500 kHz，采用NMOS技術(shù)生產(chǎn)。

4040

1974年11月Intel（英特爾）推出4位微處理器－4040，使用PMOS硅柵10制程，集成3，000 個(gè)晶體管，頻率740kHz，使用 4 到 5．185 MHz 石英震蕩器，運(yùn)行速度0．06 MIPS， 4040采用陶瓷和塑料DIP24封裝。

總結(jié)報(bào)告：初期的四位微處理器都是采用NMOS或PMOS工藝，線寬都在8－10μm ，200K－1M之間，且以多芯片。