微型计算机的组成及应用形态单片机应用技术

1.微型计算机的组成

随着大规模集成电路技术的不断发展，将控制器和运算器集成在一块芯片上，这种具有中央处理器（CPU）功能的大规模集成电路器件被统称为“微处理器——（Micro Processor Unit，MPU）”。MPU是计算机进行计算、判断及控制的中心器件，它是“计算机的心脏”。

微处理器、存储器加上I/O接口电路组成了微型计算机。各部分通过总线相连。如图1.2所示。

图1.2　微型计算机的组成

所谓总线（Bus）是指连接多个部件的公共信息通路，即多个部件之间的公共连线。按总线上传送信息内容的不同，总线可分为数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB（Control Bus）。

在微型计算机基础上，再配以系统软件和I/O设备，便构成了完整的微型计算机系统，简称微型计算机。

2.微型计算机的主要应用形态

微型计算机的主要应用形态有两种：多板机（系统机）和单片机。

（1）多板机（系统机）。

多板机是将微处理器、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块微机主板上，再通过系统总线和其它外设适配板卡连接键盘、显示器、软/硬盘驱动器等设备。各种适配板卡插在主板的扩展槽上，并与电源、软/硬盘驱动器等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统，简称系统机。

现在广泛使用的个人计算机（PC机）就是典型的多板微型计算机。系统机的人机界面好、功能强、软件资源丰富，通常用于办公或科学计算，现已成为各领域中最为通用的工具，属于通用计算机。(www.xing528.com)

（2）单片机。

将微处理器、存储器、I/O接口等一些计算机的基本功能部件集成到一块电路芯片上，从而构成了单芯片微型计算机（Single Chip Computer），简称单片机。尽管它只是一块集成芯片，但是它具有一部完整计算机的主要功能电路。

单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机是由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来的，最早的设计理念是通过将大量的外围电路和CPU集成在一块芯片中，使计算机系统变得更小，更容易集成到对体积要求严格的控制设备中。

图1.3为微型计算机两种主要应用形态的对比。

图1.3　微型计算机的主要应用形态

计算机最初的设计目的是为了提高计算数据的速度和完成海量数据的计算。人们将完成这种任务的计算机称为通用计算机。

随着计算机技术的不断发展，计算机在工业控制及逻辑处理方面也具有非凡的能力。在控制领域中，人们更多地关心计算机的低成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。特别是智能仪表、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统要求将计算机嵌入到这些设备中。嵌入到控制系统（或设备）中，实现嵌入式应用的计算机称为嵌入式计算机，又称专用计算机。

嵌入式应用的计算机可分为嵌入式微处理器（如386EX）、嵌入式DSP处理器（如TMS320系列）、嵌入式微控制器（即单片机，如80C51系列）及嵌入式片上系统SOC。

单片机控制功能强、体积小、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态具有独特的优势。目前，单片机应用技术已经成为电子应用系统设计中最为常用的技术手段，学习和掌握单片机应用技术具有重要的现实意义。

综上所述，微型计算机的发展正趋于两个方向：一是以系统机为代表的通用计算机，致力于提高计算机的运算速度，在实现海量高速数据处理的同时兼顾控制功能；二是以单片机为代表的嵌入式专用计算机，致力于计算机控制功能的片内集成，在满足嵌入式对象测控需求的同时兼顾数据处理能力。