處理器的春秋戰(zhàn)國時(shí)代：8位處理器的恩怨與紛爭（上）

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種子一旦萌芽了，便會(huì)爆發(fā)式的生長，新技術(shù)也是如此，由于微處理器可用來完成很多以前需要用較大設(shè)備完成的計(jì)算任務(wù)，價(jià)格又便宜，于是各半導(dǎo)體公司開始競相開發(fā)設(shè)計(jì)并生產(chǎn)微處理器芯片。從此，處理器的發(fā)展開啟了新的篇章，進(jìn)入了百花齊放的時(shí)代。

雖然是百家爭鳴，但畢竟術(shù)業(yè)有專攻，入道有先后，由于 Intel 創(chuàng)造了出第一款商用微處理器，所以順理成章地榮登處理器的霸主寶座。

1. 處理器的霸主—Intel 和 8080
穩(wěn)坐霸主寶座之后， Intel 更加以雷霆之勢，創(chuàng)造了第二個(gè)微處理器的世界第一記錄：Intel 8080，世界上第一種 8 位的微處理器。

1972 年 4 月，由霍夫與費(fèi)金研制的世界上最早的 8 位微處理器英特爾 8008 芯片問世。在 13.8 平方毫米的芯片上做出了能執(zhí)行 45 種指令的中央處理器，它能同時(shí)對 8 個(gè)二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行傳送和運(yùn)算。

1973 年 8 月，霍夫等人又研制出英特爾 8080 型微處理器，它的運(yùn)算速度比 4004 型要快 20 倍。研制 8080 型芯片最初只是為了對 8008 型芯片進(jìn)行改進(jìn)，但當(dāng)時(shí)速度較快的新型 MOS 金屬氧化物半導(dǎo)體電路出現(xiàn)了，霍夫和費(fèi)金把 MOS 電路應(yīng)用到 8080 型芯片上，一舉成功，成為第二代微處理器，它是有史以來最為成功的微處理器之一。

Intel 8080，于 1974 年 4 月發(fā)布，時(shí)鐘頻率為 2MHz。怎么樣，看起來不錯(cuò)吧？與它的前輩比起來，更加精致、大氣！

人不可貌相，芯片也是如此。

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8080 的華服之下，更是金玉其中：集成 6000 只晶體管，幾乎是 4004 的三倍，每秒運(yùn)算 29 萬次，擁有 16 位地址總線和八位數(shù)據(jù)總線，包含 7 個(gè)八位寄存器，支持 16 位內(nèi)存，同時(shí)它也包含一些輸入輸出端口，這也是一個(gè)相當(dāng)成功的設(shè)計(jì)，有效解決了外部設(shè)備在內(nèi)存尋址能力不足的問題。

與第一代微處理器相比，集成度提高了 1～4 倍，運(yùn)算速度提高了近 20 倍，指令系統(tǒng)相對比較完善，已具備典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及中斷、直接存儲(chǔ)器存取等功能。

雖然最初 8080 主要應(yīng)用于控制交通信號燈，但是，很快便被應(yīng)用到了新的領(lǐng)域—個(gè)人電腦。

當(dāng) EdRoberts 宣布 Altair8800(牽牛星，這個(gè)名字來源于當(dāng)時(shí)電視節(jié)目里一個(gè)流行的科幻?。﹤€(gè)人電腦的誕生時(shí)，Intel 8080 實(shí)現(xiàn)了華麗麗地轉(zhuǎn)身。Altair8800 的核心是 8080 芯片，有 256K 存儲(chǔ)器，沒有鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，也沒有軟件，輸入數(shù)據(jù)是通過觸發(fā)器的開關(guān)來記錄代碼的，輸入是用閃爍的紅燈給出二進(jìn)制代碼的答案。

這是有史以來第一個(gè)廣為人知的個(gè)人電腦。 電腦迷當(dāng)時(shí)可用 395 美元買到一組 Altair 的套件。它在數(shù)個(gè)月內(nèi)賣出數(shù)萬套，成為史上第一款下訂單后制造的機(jī)種。

下面見識一下 Altair8800 的真面目吧：

大家不禁要問：顯示器呢？鍵盤呢？鼠標(biāo)在哪里？

答案是：沒有。

沒錯(cuò)，沒有鍵盤，沒有顯示器，沒有鼠標(biāo)。在今天看來，它其實(shí)更像一個(gè)主機(jī)，但是不用質(zhì)疑，這就是世界上第一臺(tái)個(gè)人電腦！

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那么你知道它怎么使用嗎？

看到開關(guān)和指示燈了嗎？程序的輸入輸出全靠他們來實(shí)現(xiàn)，而且這項(xiàng)工作必須在遵照操作手冊，才能完成。

哈哈，現(xiàn)在看起來，今天的程序猿哥哥們的工作，簡直是美翻了。

千萬別提操作手冊，在 Altair 8800 面前，一提操作手冊，估計(jì)很多人會(huì)當(dāng)場暈倒。那是一本 100 頁不到的小冊子，其貌不揚(yáng)，里面滿紙都是二進(jìn)制之類的技術(shù)術(shù)語，幾乎就是一本計(jì)算機(jī)系學(xué)生必讀的《計(jì)算機(jī)原理》教程。但是對普通用戶而言，簡直就是天書。（編外語：如果你學(xué)過計(jì)算機(jī)原理，如果你了解一點(diǎn)計(jì)算機(jī)編程，你就是它就是一堆 0 和 1 的組合。）

天書？有沒有搞錯(cuò)，讓用戶在使用個(gè)人電腦前，讀這么一大通天書呢？

道理很簡單，不懂得二進(jìn)制和機(jī)器語言，面前這臺(tái) Altair 8800 就是一堆廢鐵。那么如何讓“廢鐵”實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的功能？

看到前面板中央每個(gè)開關(guān)代表一個(gè)二進(jìn)制位，撥到上面是 1，撥到下面是 0。輸入程序其實(shí)就是用手連續(xù)撥動(dòng)開關(guān)。一段最簡單的算數(shù)程序，就要撥動(dòng)幾十次開關(guān)。要是做個(gè)復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，幾百次的開關(guān)撥動(dòng)是必須的。程序運(yùn)行后，前面板最上面的 8 個(gè)紅色指示燈就會(huì)顯示運(yùn)行結(jié)果——當(dāng)然，那也是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。（編外語：如果中間某一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)了那就好玩了，因?yàn)槟阋匦略賮硪淮?O(∩_∩)O）

天哪，一定有人瞪圓了眼睛。這么個(gè)用電腦的方法，豈不要累死個(gè)人！這不是計(jì)算機(jī)，這整個(gè)是臺(tái)彈指神通練習(xí)器呀！

而且估計(jì)讀完這邊操作手冊，用戶就會(huì)升級為工程師了！

神器，果然是神器！

由此神器在手，霸主地位便江上永固了。

但是“霸主”，這個(gè)含金量極高的頭銜，哪個(gè)人不動(dòng)心呢？

心動(dòng)不如行動(dòng)，看看這兩位與“霸主”比肩的兩個(gè)王國和他們的利器：Zilog 公司的 Z80 和 Motorola 公司的 MC6800。

下面，請看各巨頭們之間的江湖恩怨和爭奪戰(zhàn)：

摩托羅拉公司生產(chǎn)了 6800；
Zilog 公司生產(chǎn)了 8080 的增強(qiáng)型 Z80；
英特爾公司于 1976 年又生產(chǎn)了增強(qiáng)型 8085。
……

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2. 霸主的勁敵 --Motorola 公司的 MC6800
Motorola Inc，原名：Galvin Manufacturing Corporation，成立于 1928 年。1947 年，改名為 Motorola，從 1930 年代開始作為商標(biāo)使用?？偛吭O(shè)在美國伊利諾伊州紹姆堡，位于芝加哥市郊。世界財(cái)富百強(qiáng)企業(yè)之一，是全球芯片制造、電子通訊的領(lǐng)導(dǎo)者。

1974 年，摩托羅拉推出它的第一個(gè) MC6800 型微處理器，也是著名的 MCU 之一，因?yàn)樗髞沓蔀榱斯I(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)？估計(jì)當(dāng)時(shí)的摩托羅拉公司也沒有想到，MC6800 的接口會(huì)成為全球的標(biāo)準(zhǔn)之一。

下面以 LCD 的并行接口方式為例，對比一下 6800 和 8080，在接口方面的區(qū)別：

LCD 的并行接口方式顯示模塊的外部接口一般采用并行方式，并行接口外接口線的讀寫時(shí)序常見以下兩種模式。

(1)8080 模式
這類模式通常有下列接口信號：

• ?Vcc(工作主電源)、Vss(公共端)、Vee(偏置負(fù)電源，常用于調(diào)整顯示對比度)、RES(復(fù)位線)。
• ?DB0~DB7：雙向數(shù)據(jù)線。
• ?D/I：數(shù)據(jù) / 指令選擇線(1：數(shù)據(jù)讀寫，0：命令讀寫)。
• ?CS：片選信號線(如果有多片組合，可有多條片選信號線)。
• ?WR：MPU 向 LCD 寫入數(shù)據(jù)控制線。
• ?RD：MPU 從 LCD 讀入數(shù)據(jù)控制線。

(2)6800 模式
在這種模式下，Vcc、Vss、Vee、RES、DB0~DB7、I/O 的功能同模式(1)，其他信號線為：

• ?R/W：讀寫控制(1：MPU 讀，0：MPU 寫)。
• ?Ｅ：允許信號(多片組合時(shí),可有多條允許信號線)。

通俗一點(diǎn)來講，51 系列的單片機(jī)屬于 8080 系列接口，而 Motorola 的 68 系列單片機(jī)屬于 6800 系列接口。

8080 系列讀、寫信號是 2 個(gè)引腳，而 68 系列讀、寫是 1 根口線（高電平讀、低電平寫）。

寫到這里，處理器歷史上的前五名已經(jīng)有兩大巨頭出列，他們之間的紛紛擾擾促成了如今個(gè)人電腦以及平板電腦的繁榮，當(dāng)然這時(shí)候最精彩的喬布斯還沒有出現(xiàn)，他改變世界的偉大計(jì)劃還在醞釀中。是誰給了蘋果機(jī)會(huì)？是什么原因促使他改變了世界？我們下回繼續(xù)吧。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載！

系列匯總：

之一：第一款處理器之謎