1.3微型计算机的发展、特点及分类

微型计算机的诞生及发展，使计算机在各个领域的广泛应用得以实现。本节主要介绍微型计算机的发展历程、应用特点及构成形式分类。

1.3.1微型计算机的发展及特点

1971年，美国Intel公司研究并制造了I4004微处理器芯片，该芯片能同时处理4位二进制数，集成了2300个晶体管，每秒可进行6万次运算，成本约为200美元。它是世界上第一个微处理器芯片，以它为核心组成的MCS-4计算机标志着世界第一台微型计算机的诞生。微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的，微处理器的集成度每隔18个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍。

1981年，IBM公司推出以8086为CPU的世界上第一台16位微型计算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的IBM PC。8086采用了3μm工艺，集成了29000个晶体管，工作频率为4.77MHz。它的寄存器和数据总线均为16位，地址总线为20位，从而使寻址空间达1MB。同时，CPU的内部结构也有很大的改进，采用了流水线结构，并设置了可以存放6B指令的队列流。

1982～1984年，80286CPU诞生。80286采用1.5μm工艺，集成了134000个晶体管，工作频率为6MHz。80286的数据总线仍然为16位，但是地址总线增加到24位，使存储器寻址空间达到16MB。

1985年，IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机IBMPC/AT，并制定了一个新的开放系统总线结构，这就是工业标准结构（ISA）。该结构提供了一个16位、高性能的I/O扩展总线。

20世纪80年代中期到90年代初，80286一直是微型计算机的主流CPU。

1985～1988年，80386CPU诞生。80386是第一个实用的32位微处理器，采用1.5μm工艺，集成了275000个晶体管，工作频率达到16MHz。80386的内部寄存器、数据总线和地址总线都是32位的。通过32位的地址总线，80386的可寻址空间达到4GB。

1989～1992年，80486CPU诞生。80486采用1μm工艺，集成了120万个晶体管，工作频率为25MHz～66MHz。80486微处理器由三个部件组成：一个80386体系结构的主处理器、一个与80386兼容的数字协处理器和一个8KB容量的高速缓冲存储器。80486在80386的基础上对内部硬件结构作了修改，大约有50%的指令在一个时钟周期内完成，这样，80486的处理速度一般比80386快2～3倍。

1993年以来，奔腾（Pentium）处理器诞生，其制作工艺技术、工作频率、集成度等不断提高。Pentium III处理器制作工艺为0.18μm、时钟频率为1GHz，集成度为750万个晶体管、采用二级高速缓存、2级超标量流水线结构、一个时钟周期可以执行3条指令。

在Intel 80x86 微处理器不断更新换代的推动下，微型计算机系统也在不断地推陈出新。2006年，Pentium4制作工艺达到65nm；支持64位计算；在不增加核心电压、原装风冷的情况下，竟能稳定超频至4.5GHz；多功能性、超线程（HT）技术可提供卓越的性能和多任务处理优势，从而提高工作效率和效益；64位内存扩展技术可支持系统提供的4GB以上的虚拟和物理内存，从而改进系统性能。随着CPU性能的不断提高，以及大容量存储器的广泛配置，使得微型计算机的整体性能进一步提高。

1.3.2微型计算机分类

以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（ROM）、读写存储器RAM）、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，称为微型计算机。

可以从不同角度对微型计算机进行分类。例如，按微处理器的制造工艺、微处理器的字长、微型计算机的构成形式、应用范围等进行分类。按微处理器字长来分，微型计算机一般分为8位、16位、32位和64位。按微型计算机的构成形式可分为单片机、单板机和PC，具体内容如下。

1.单片机 单片机又称单片微控制器，它是将微处理器、存储器（RAM、ROM）、定时器及输入/输出接口等集成在一块集成电路芯片上，可嵌入各种工业、民用设备及仪器仪表内的芯片型计算机。

一块单片机芯片就是具有一定规模的微型计算机，再加上必要的外围器件，就可构成完整的计算机硬件系统。

由于单片机有特殊的结构形式，使其具有很多显著的优点，单片机在各个领域内的应用都得到迅猛的发展。随着微控制技术的不断完善和发展，以及自动化程度的日益提高，单片机的应用正在导致传统的控制技术发生巨大的变化，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。

单片机主要用于智能化仪器仪表、家用电器、机电一体化、工业控制等领域。

常用单片机主要包括51系列、51兼容STC12及嵌入式ARM系列。

2.单板机

将计算机的各个部分都组装在一块印制电路板上，包括微处理器、存储器、输入/输出接口，还有简单的七段发光二极管显示器、小键盘、插座等，可以直接在实验板上操作，既适用于进行生产过程的控制，也适用于教学。

3.PC

PC（Personal Computer）又称个人计算机，可以实现各种计算、数据处理及信息管理等。PC又可分为台式个人计算机和便携式个人计算机。台式机需要放置在桌面上，它的主机、键盘和显示器都是相互独立的，通过电缆和插头连接在一起。便携式个人微机又称笔记本式计算机，它把主机、硬盘驱动器、键盘和显示器等部件组装在一起，可以用可充电电池供电，便于随身携带。

当PC运行单片机等微处理器开发环境软件时，可以通过PC方便地实现对单片机等微处理器芯片的编程、编译、代码下载及调试，这时的PC通常称为上位机。