微型計算機、微處理器和微控制器的區別


本文將討論微型計算機、微處理器和微控制器,並重點介紹它們之間的區別。

微型計算機

微型計算機可以定義為一種小型、廉價且功能有限的計算機。它具有與計算機相同的架構模組結構。現代微型計算機尺寸更小,如今已縮小到筆記型電腦大小。未來,其尺寸還會進一步縮小。由於成本較低,個人可以將其作為個人電腦擁有。由於大規模生產,它們變得越來越便宜。最初,在早期,它們的功能並不強大。它們的內部操作和指令非常有限。但如今,微型計算機不僅可以對無符號數和有符號數進行乘除運算,還可以執行浮點算術運算。事實上,它們正變得比昔日的迷你計算機和大型計算機更強大。

例如,Commodore 64是其時代最流行的微型計算機之一,也是有史以來最暢銷的家用計算機型號。

因此,微型計算機是一種小型、相對廉價的計算機,其中央處理器 (CPU) 為微處理器。它包括一塊單印刷電路板,其中包含微處理器、記憶體和最少的輸入/輸出 (I/O) 電路。隨著越來越強大的微處理器的出現,微型計算機在 20 世紀 70 年代和 80 年代變得流行起來。這些計算機的先驅,大型機和小型機,相對來說要大得多且昂貴得多(儘管事實上,當今的大型機,如 IBM System z 機器,使用一個或多個定製微處理器作為其 CPU)。此外,我們可以提到,許多微型計算機(廣義上講,當配備鍵盤和螢幕進行輸入和輸出時)也是個人電腦。

微處理器

單晶片上的處理器稱為微處理器,它可以處理微指令。以 0 和 1 形式存在的指令稱為微指令。微處理器是微型計算機的 CPU 部分,它也以單個積體電路的形式提供。因此,作為主要元件,微處理器將擁有微型計算機的控制單元 (CU) 和算術邏輯單元 (ALU)。例如 Intel 8085 微處理器。除了微處理器功能外,微型計算機還將具有以下附加功能:

  • ROM/PROM/EPROM/EEPROM 用於儲存程式

  • RAM 用於儲存資料、中間結果和最終結果

  • I/O 裝置用於與外部世界通訊

  • I/O 埠用於與 I/O 裝置通訊。

在當今世界,微處理器得到了廣泛應用。在微處理器發明之前,邏輯設計是使用門、觸發器等硬體完成的。小型計算機成本太高。隨著微處理器的出現,使用硬體進行邏輯設計已被大部分取代。它提供了靈活的儀表,可以透過更改軟體來更改系統的特性。此外,還出現了新一代的應用程式,由於小型機的價格過高或使用硬體進行邏輯設計的複雜性,以前從未想過這些應用。

下面列出了一些使用微處理器的應用程式:

  • 商業應用,如桌面出版

  • 工業應用,如發電廠控制

  • 測量儀器,如萬用表

  • 家用電器,如洗衣機

  • 醫療裝置,如血壓計

  • 國防裝置,如輕型戰鬥機;

  • 計算機,如個人電腦

微控制器

微控制器是一種小型且低成本的微型計算機,旨在執行嵌入式系統的特定任務,例如顯示微波資訊、接收遙控訊號等。

一般的微控制器由處理器、記憶體(RAM、ROM、EPROM)、序列埠、外設(定時器、計數器)等組成。

微控制器的型別

根據記憶體、架構、位和指令集,微控制器可分為不同的類別。以下是它們的型別列表:

  • 位數– 基於位配置,微控制器進一步分為三類。

    • 8 位微控制器– 此型別的微控制器用於執行算術和邏輯運算,例如加法、減法、乘法、除法等。例如,Intel 8031 和 8051 是 8 位微控制器。

    • 16 位微控制器– 此型別的微控制器用於需要更高精度和效能的算術和邏輯運算。例如,Intel 8096 是一個 16 位微控制器。

    • 32 位微控制器– 此型別的微控制器通常用於自動控制裝置,例如自動操作機、醫療裝置等。

  • 記憶體– 基於記憶體配置,微控制器進一步分為兩類。

    • 外部記憶體微控制器– 此型別的微控制器設計成晶片上沒有程式記憶體。因此,它被稱為外部記憶體微控制器。例如 Intel 8031 微控制器。

    • 嵌入式記憶體微控制器– 此型別的微控制器設計成微控制器的所有程式和資料記憶體、計數器和定時器、中斷、I/O 埠都嵌入在晶片上。例如 Intel 8051 微控制器。

  • 指令集– 基於指令集配置,微控制器進一步分為兩類。

    • CISC– CISC 代表複雜指令集計算機。它允許使用者插入單個指令作為許多簡單指令的替代方案。

    • RISC– RISC 代表精簡指令集計算機。它透過縮短每個指令的時鐘週期來減少操作時間。

微控制器的應用

微控制器廣泛應用於各種不同的裝置,例如:

  • 光線感應和控制裝置,如 LED。

  • 溫度感應和控制裝置,如微波爐、煙囪。

  • 火災探測和安全裝置,如火災報警器。

  • 測量裝置,如電壓表。

更新於:2020年6月27日

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