4位单片机
4位单片机在简单控制装置中广泛使用。8位单片机功能强,适应范围广,应用十分广泛。典型8位单片机8051片内ROM为4000字节,片内RAM为256字节,有两个16位定时/计数器,4个功能复用的并行口和1个异步通信串行口。许多8位单片机还有专用的I/O接口和功能,如能直接驱动各种显示器的并行口,模拟/数字转换接口,通信接口:DMA(存储器直接存取)功能,字符发生或波形发生功能等。单片机可当作学习机用来学习有关的微处理器原理及应用,学习按相应的指令系统进行汇编语言编程。将程序固化后单片机可用作小型专用计算机。
第一代
(1971~1973)
4位或低档8位微处理器和微型机
4004微处理器以及由它组成的MCS-4微型计算机(集成度为1200晶体管/片)。随后又制成8008微处理器及由它组成的MCS-8微型计算机。第一代微型机就采用了PMOS工艺,基本指令时间约为10~20µS,字长4位或8位,指令系统比较简单,运算功能较差,速度较慢,系统结构仍然停留在台式计算机的水平上,软件主要采用机器语言或简单的汇编语言,其价格低廉。
8位微处理器
(1974~1978)编辑
中档的8位微处理器和微型机
其间又分为两个阶段,1973-1978年为典型的第二代,以8080和MC6800为代表,集成度提高1~2倍,(8080集成度为4900管/片),运算速度提高了一个数量级。1976-1978年为高档的8位微型计算机和8位单片微型计算机阶段,称之为二代半。高档8位微处理器,以Z80和8085为代表,集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上(8085集成度为9000管/片)。8位单片微型机以8048/8748(集成度为9000管/片),MC6801,MOSTEK F81/3870,Z80等为代表,它们主要用于控制和智能仪器。
总的来说,第二代微型机的特点是采用NMOS工艺,集成度提高1~4倍,运算速度提高10~15倍,基本指令执行时间约为1~2µS,指令系统比较完善,已具有典型的计算机系统结构以及中断、DMA等控制功能,寻址能力也有所增强,软件除采用汇编语言外,还配有BASIC,FORTRAN,PL/M等高级语言及其相应的解释程序和编译程序,并在后期开始配上操作系统。
16位微处理器
(1978~1981)
16位微处理器和微型机
代表产品是8086(集成度为29000管/片),Z8000(集成度为17500管/片)和MC68000(集成度为68000管/片)。这些CPU的特点是采用HMOS工艺,基本指令时间约为0.05µS,从各个性能指标评价,都比第二代微型机提高了一个数量级,已经达到或超过中、低当小型机(如PDP11/45)的水平。这类16位微型机通常都具有丰富的指令系统,采用多级中断系统、多重寻址方式、多种数据处理形式、段式寄存器结构、乘除运算硬件,电路功能大为增强,并都配备了强有力的系统软件。
32位高档微型机
(1985年以后)
32位高档微型机
随着科学技术的突飞猛进,计算机应用的日益广泛,现代社会对计算机的依赖已经越来越明显。原来的8位、16位机已经不能满足广大用户的需要,因此,1985年以后,在原来的基础上又发展了80386和80486。其中,80386有工作主频达到25MHz,有32位数据线和24位地址线。以80386为CPU的COMPAQ 386、AST 386、IBM PS2/80等机种相继诞生。同时随着内存芯片的发展和硬盘技术的提高,出现了配置16MB内存和1000MB外存的微型机,微机已经成为超小型机,可执行多任务、多用户作业。由微型机组成的网络、工作站相继出现,从而扩大了用户的应用范围。
1989年,在80386的基础上,又研制出了80486。它是在80386的芯片内部增加了一个8KB的高速缓冲内存和80386的协处理器芯片80387而形成了新一代CPU。1993年3月22日,发布了它的新一代处理器Pentium。它采用0.8µm的BicMOS技术,集成了310万个晶体管,工作电压也从5V降到3V。随着Pentium新型号的推出,CPU晶体管的数目增加到500万个以上,工作主频率从66MHz增加到333MHz。1998年3月,在CeBIT贸易博览会展出了一种速度高达702MHz的II芯片。1999年,以II450、III450为微处理器、内存128MB、硬盘8.4GB的微机已在我国上市。