图书前言

超大规模集成电路的发展,把计算机的主体--中央处理单元(CPU)集成在一个芯片上,称为微处理器,使计算机进入了微型计算机时代。

自从1981年IBM公司进入了微型计算机领域并推出了IBM-PC以后,计算机的发展开创了一个新的时代--微型计算机时代。微型计算机的迅速普及,使计算机真正广泛应用于工业、农业、科学技术领域以及社会生活的各个方面。以前的大型机(Main Frame) 、中型机、小型机的界线已经日益模糊与消失。随着微型机应用的普及以及技术的发展,芯片与微型机的功能和性能迅速提高,其功能已经远远超过了20世纪80年代以前的中小型机,甚至超过了大型机。

到了20世纪90年代,随着局域网、广域网、城际网以及Internet的迅速普及与发展,微型计算机从功能上可分为网络工作站(客户端--Client)和网络服务器(Server)两大类型。网络客户端又称为个人计算机(台式PC或笔记本PC) . 

在个人计算机中,其核心是中央处理单元。Intel公司的芯片在个人计算机中占据了统治地位(约占80%) 。形成了个人计算机芯片的主流--x86系列结构。x86系列结构从8位的8088、16位的8086发展到32位的80386、80486,直至奔腾4 (P4)以及最近推出的双核心的奔腾D等,其功能与性能都有近千倍的提升。由于广泛的应用,x86系列结构已成了事实上的工业标准。其他厂商,例如AMD,也推出了依从这样体系结构的兼容的CPU,也得到了大量的应用。

网络时代的来临、多媒体信息的数字化等,都使信息爆炸般增长。信息的存储、处理和交换等皆促进了微处理器向64位时代过渡。

另一方面,超大规模集成电路的发展,有可能把CPU、存储器以及各种外部设备的接口做在一块集成电路芯片上,称为单片机。它常常嵌入到仪器、仪表和各种智能设备与应用系统中,因此称为嵌入式应用。

数字技术、计算机技术已渗透到各种领域。嵌入式应用已成为计算机应用的主流。嵌入到应用系统中的微处理器也称为嵌入式处理器。有统计显示,全世界的大规模集成电路有80%用于嵌入式应用中。在1995年,嵌入式处理器的年产量约为16亿片,而到了2000年,年产量约为28亿片。有公司曾经估测,到2010年,平均每人每天会接触到多达351片嵌入式处理器的信息,甚至更多。

嵌入式处理器是随着大规模集成电路技术、微处理器技术而发展起来的。所以称为嵌入式处理器,是因为在一个芯片中,既集成了微处理器,又集成了一定数量的存储器(ROM与RAM) ,并且集成了若干种外设接口,构成了一个计算机。随着应用的需要与集成电话技术的发展,嵌入式处理器也由4位、8位、16位发展到了32位甚至64位,功能与性能有了极大的提高与扩展。目前应用最多的仍然是Intel 8051类的8位机,但随着手机、数字电视、PDA等应用的迅速普及,32位等高档嵌入式处理器也开始急剧发展。

在嵌入式处理器中除了微处理器、存储器之外,还包含着一定的外设接口,最广泛的是具有并行与串行的输入输出接口。在仪器、仪表和各种控制等应用场合,还包含定时器/计数器电话、A/D与D/A转换电路等。在手机中还要有无线通信、蓝牙等接口电路。嵌入到电视机、照相机、摄像机、DVD、移动电路、汽车、飞机、船舶、机车等产品中的嵌入式处理器,往往起控制作用,所以也广泛称为微控制器(Microcontroller) . 

目前,嵌入式处理器有广泛应用的8位机,如8051系列嵌入式处理器。也有高档的ARM体系结构的,如Xscale系列32位嵌入式处理器。它们的指令系统、编程模式类似于x86系列。AMD公司的Geode系列嵌入式处理器就是x86系列的32位嵌入式处理器,适合于高档应用。我国有关部门已经与AMD公司签订了Geode系列嵌入式处理器的芯片制造技术的协议。相信Geode系列嵌入式处理器即将在我国得到广泛的应用。