微处理器一般是以中央处理器CPU为核心，部分包含其它功能（如RAM、ROM等）的芯片。微处理器的特点是是

　　Central Processing Unit，一块超大规模的集成电路，是计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

　　中央处理器主要包括运算器（即算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）、寄存器及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus：地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

　　Arithmetic Logic components；运算逻辑部件。可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

　　寄存器部件，包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。

　　Control Unit；控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

　　在不断完善 32 位微处理器的同时 Intel 又推出了第一代 64 位微处理器 Itanium , 标志着 Intel 的微处理器进入了 64 位时代。

　　微型计算机按数据位数划分 :4 位机、8 位机、16 位机、32 位机和64 位机

　　4004主要用于处理算术运算，它集成了2300多个晶体管，具有4位带宽，工作频率为108kHz，寻址空间只有640B。

　　8080是一个划时代的产品，它的诞生，使得Intel有了自己真正意义上的微处理器．

　　字长： 16位 时钟频率： 4～40MHz 平均执行指令时间： 0.5 μs

　　80286，intel最后一块16位cpu1982年2月1日正式发布，总线万多个晶体管，因此性能也有了很大的提高，主频达到了20MHz。

　　80386 DX是一块集成进了27.5万个晶体管的全32位微处理机，其时钟频率达到33MHz，数据总线GB的物理寻址能力。

　　80486微处理机于1989年4月正式发布。这是一款在一片芯片内集成进了120万个晶体管的CPU，是Intel第一次将微处理机的晶体管数目突破100万只。486，这是intel最后一代以数字编号的cpu。

　　1996年底，Intel又推出了Pentium 系列的改进版本，就是我们平常所说的多能奔腾Pentium MMX。MMX技术是Intel最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英文全称可以翻译成“多媒体扩展指令集”。

　　2001年底， Pentium Ⅳ主频高达2GHz，具有4200万只晶体管，主流高端32位CPU市场的佼佼者。

　　1997年5月，Intel推出了PentiumⅡ（与Pentium Pro同一个档次）。PentumⅡ由一系列的不同档次的产品组成，其中第一代的产品就是PentiumⅡKlamath芯片。作为PentiumⅡ的第一代芯片，它运行在66MHz总线MHz四种。由于它代表了Pentium系列机当时的最高性能，所以将其称之为二代奔腾Pentium。

　　赛扬处理器（Celeron）是Intel公司旗下的“经济型”产品, 于1998年推出。其定位是低端，比奔腾低一级。

　　应该把Pentium Ⅲ称之为“多能奔腾二代处理机”（Pentium II Processor with MMX2 Technology）。Intel于1999年2月发布了Pentium Ⅲ芯片——Katmai，作为第一款专为提高用户的互联网计算体验而设计的微处理机，使用户能够尽享丰富的音频、视频、动画和栩栩如生的三维效果。针对不同需求，Pentium Ⅲ推出了移动Pentium Ⅲ和Pentium Ⅲ Xeon（至强）处理机。

　　Pentium IV是Intel新一代高性能32位微处理机，在体系结构上，Pentium IV 完全不同于Pentium II和Pentium Ⅲ。Pentium II和Pentium Ⅲ采用的是与Pentium Pro 相同的P6结构形式，而Pentium 4采用的则是NetBurst的新式处理机结构。采用NetBurst机构是为了加快以突发方式传送数据速度，如流媒体、MP3播放程序和视频压缩程序等的传送速度。专家们指出：“该设计意味着从传统整数运算性能（如标准的商业应用程序）向媒体运算性能变迁的重大革新”。

　　2002-2004年：（HT）超线日，Intel在全新奔腾4处理器3.06 GHz上推出其创新超线程（HT）技术。超线程（HT）技术支持全新级别的高性能台式机，同时快速运行多个计算应用，或为采用多线程的单独软件程序提供更多性能。超线程（HT）技术可将电脑性能提升达 25%。

　　2005年4月，Intel的第一款双核处理器平台包括采用Intel955X高速芯片组、主频为 3.2 GHz 的奔腾处理器至尊版840，此款产品的问世标志着一个新时代来临了。双核和多核处理器设计用于在一枚处理器中集成两个或多个完整执行内核，以支持同时管理多项活动。。

　　2006年7月，Intel面向家用和商用个人电脑与笔记本电脑，发布了十款全新英特尔酷睿2（扣肉）双核处理器和英特尔酷睿至尊处理器。

　　1、Core第一代的代号是Yonah。双核心版为Core Duo，单核心版为Core Solo，另外还有Celeron M(赛扬M)。作为过渡型架构，第一代Core的寿命极短，很多人还尚未了解它就被Core 2取代了。

　　2001年5月，Intel公司正式推出了第一种64位微处理器Itanium。Itanium由英特尔和惠普联合开发，主要用于工作站和服务器机型，内置2～4MB的3级缓存、工作频率为800MHz及722MHz的产品，价格为1177美元至4427美元。

　　微处理器：是执行指令的核心。内存储器：负责指令码、操作数、执行结果数据的存储。

　　外围接口电路：与外界交换信息。包括并口、串口、外存接口、显示器接口、网络接口、声音接口等等多种类型。

　　系统总线：不同层次的总线将上述模块连接起来，作为各种信息的通路，按信息类别分为数据、地址、控制三类总线。

　　将微处理器、RAM、ROM、I/O等集成电路（芯片）以及少量的输入输出设备集成在一块印刷电路板上的计算机。以Zlog公司Z80为代表。

　　将微处理器、RAM、ROM、I/O集成电路以及少量的输入输出设备集成在一个芯片上的计算机称为单片机。

　　单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个相对完整的计算机系统集成到一个芯片上。它相当于一个微型的计算机，和个人计算机相比，单片机只是缺少了输入输出设备（I/O设备）。总的来讲：一块单片机芯片就是一台计算机。体积小、质量轻、价格便宜，程序简单、运行速度快、实时性好，最早被广泛应用于工业控制领域。

　　个人计算机是指由主机（微处理器系统）、外围存储设备、输入输出设备等等组装而成,供单个用户使用,便于搬运和维护的计算机，个人计算机一词源自于1981年IBM的第一部桌上型计算机型号PC，在此之前有Apple II的个人用计算机。

　　微型计算机具有体积小,功耗低,价格低,可靠性高以及性能优良等显著的优点，而被广泛应用于科学计算、数据信息处理、信号测量、工业控制和通信等领域。

　　因为发展阶段和应用场合的原因，事实上单片机、微处理器和微控制器称呼上经常混淆，在不同的应用场合或不同的生产厂家有不同的叫法，微处理器以x86系列为代表，单片机以MCS51系列为代表。

　　1.通用微处理器（GPP）：以x86体系结构的产品为代表，目前，基本为Intel和AMD两家公司所垄断。通用处理器针对通用计算机的需要进行设计，采用冯.诺依曼结构，程序和数据的存储空间合二而一 。追求更快的计算速度、更大的数据吞吐率，从8位、16位、32位、到64位一代代发展过来。有时通用处理器也会应用在一些需要很高计算性能的嵌入式系统中，比如在一些PC104、CompactPCI的主控板上可见到Celoron、Pentium处理器，这是通用计算机技术在嵌入式领域的一种应用。

　　2.嵌入式处理器：目前，在整个嵌入式领域里，通用处理器的应用只是凤毛麟角，真正的主角是各色嵌入式处理器。因为嵌入式系统有应用针对性的特点，不同的系统对处理器要求千差万别，因此嵌入式处理器种类繁多。在所有嵌入式处理器中，8051体系的占有多半。

　　嵌入式计算机的真正发展是在微处理器问世之后。1971年11月，算术运算器和控制器电路成功的被集成在一起，推出了第一款微处理器，其后各厂家陆续推出了8位、16位微处理器。以这些微处理器为核心所构成的系统广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家开始大量地以插件方式向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、存储器板及各式I/O插件板，从而构成专用的嵌入式计算机系统，并将其嵌入自己的系统设备中。 [3]

　　20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，集成电路制造商开始把嵌入式计算机应用中所需要的微处理器、I/O接口、A/D转换器、D/A转换器、串行接口，以及RAM、ROM等部件全部集成到一个VLSI中，从而制造出面向I/O设计的微控制器，即俗称的单片机。单片机成为嵌入式计算机中异军突起的一支新秀。20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步快速发展。面向实时信号处理算法的DSP产品向着高速、高精度、低功耗的方向发展。21世纪是一个网络盛行的时代，将嵌入式系统应用到各类网络中是其发展的重要方向。 [3]

　　第一阶段：嵌入技术的早期阶段。嵌入式系统以功能简单的专用计算机或单片机为核心的可编程控制器形式存在，具有监测、伺服、设备指示等功能。这种系统大部分应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中。 [3]

　　第二阶段：以高端嵌入式CPU和嵌入式操作系统为标志。这一阶段系统的主要特点是计算机硬件出现了高可靠、低功耗的嵌入式CPU，如ARM、PowerPC等，且支持操作系统，支持复杂应用程序的开发和运行。 [3]

　　第三阶段：以芯片技术和Internet技术为标志。微电子技术发展迅速，SOC(片上系统)使嵌入式系统越来越小，功能却越来越强。目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，但随着Internet的发展及Internet技术与信息家电、工业控制技术等结合日益密切，嵌入式技术正在进入快速发展和广泛应用的时期。

　　嵌入式微处理器字长一般为16位或32位，Intel、AMD、Motorola、ARM等公司提供很多这样的产品。通用性比较好、处理能力较强、可扩展性好、寻址范围大、支持各种灵活的设计，且不限于某个具体的应用领域。

　　在实践应用中，嵌入式微处理器需要在芯片外配置RAM和ROM，根据应用要求往往要扩展一些外部接口设备，如网络接口、GPS、A/D接口等。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称之为单板计算机。

　　嵌入式微处理器在通用性上有点类似通用处理器，但前者在功能、价格、功耗、芯片封装、温度适应性、电磁兼容方面更适合嵌入式系统应用要求。嵌入式处理器有很多种类型，如xScale、Geode、PowerPC、MIPS、ARM等处理器系列。

　　ARM，英文全称Advanced RISC Machines。既是一个公司的名字，也是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。

　　1991年，ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器,即我们通常所说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

　　ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。

　　嵌入式微控制器又称单片机，品种丰富、价格低廉，目前在嵌入式系统中仍然有着极其广泛的应用。处理器内部除了通用CPU所具有的ALU和CU外，还集成RAM、各种非易失性存储器、总线控制器、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要功能和外设。

　　跟嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是将计算机最小系统所需要的部件及一些应用需要的控制器/外部设备集成在一个芯片上，实现单片化，使得芯片尺寸大大减小，从而使系统总功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。

　　在数字化时代，数字信号处理应用非常广泛，传统的微处理器在进行这类计算操作时的性能较低，专门的数字信号处理芯片也就应运而生。DSP的系统结构和指令系统针对数字信号处理进行了特殊设计，因而在执行相关操作时具有很高的效率。DSP的硬件和软件需要根据应用进行专门定制，DSP是一种嵌入式处理器。

　　DSP有自己的完整的指令系统，是以数字信号形式来处理大量信息的微处理器。在一个芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。

　　DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度 。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，增加了器件的灵活性。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器。强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。

　　嵌入式片上系统是集系统性能于一块芯片上的系统组芯片。它通常含有一个或多个微处理器IP核（CPU），根据需求也可增加一个或多个DSP IP核，相应的外围特殊功能模块，以及一定容量的存储器（RAM、ROM）等，并针对应用所需的性能将其设计集成在芯片上，成为系统操作芯片。其主要特点是嵌入式系统能够运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好，操作系统的内核小，效果好。

　　因为把微处理器和特定应用中常用的模块集成在一个芯片上，应用时往往只需要在SOC外部扩充内存、接口驱动、一些分立元件及供电电路就可以构成一套实用的系统，极大地简化了系统设计的难度，同时还有利于减小电路板面积、降低系统成本、提高系统可靠性。

　　嵌入式微控制器和SOC都具有高集成度的特点，将计算机小系统的全部或大部分集成在单个芯片中，有些文献将嵌入式微控制器归为SOC。可以暂且认为，将内部集成了RAM和ROM存储器、主要用于控制的单片机称为微控制器，而所说的SOC则没有内置的存储器，以嵌入式微处理器为核心、集成各种应用需要的外部设备控制器，具有较强的计算性能。

　　MCU只是芯片级的芯片，而SOC是系统级的芯片，它既像MCU(51，avr)那样有内置RAM、ROM同时又像MPU那样强大，不单单是放简单的代码，还可以放系统级的代码，也就是说可以运行操作系统(将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一)。

　　6.地址寄存器AR（16位）、数据寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令译码器ID等。

　　内存储器可以和CPU直接交换信息，是计算机中的工作存储器。程序和数据事先都必须存放在内存中，计算机工作时，所执行的指令和数据都从内存中取出，处理结果一般也都存放在内存中。内存的存取速度快而容量相对较小。

　　微计算机系统的内存储器是由大规模（LSI）或超大规模（VLSI）集成芯片构成的，主要用来存储数据和程序。有随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。 ROM中的信息一般只能读不能写，其容量一般为几KB到几MB。如BIOS。而RAM则既可以读出信息，又可以写入信息。通常作为微机系统的主存储器，其容量从早期的几十KB到现在的高达几GB。

　　存储器是由若干个存储单元组成的，每个存储单元可以存放一个固定位数的数据。

　　3.OTP ROM（一次性编程的只读存储器，内部结构、工作原理与EPROM相似，是一种没有擦写窗口的EPROM）

　　，是一种电可擦写的只读存储器，其结构与EPROM类似，但绝缘栅很薄，高速电子可穿越绝缘层，中和浮栅上的正电荷，起到擦除目的，也就是说可通过高电压擦除）。5.Flash ROM（电可擦写只读存储器，写入速度比EEPROM快，因此也称为闪烁存储器）等

　　2.使用E2PROM或FRAM(铁电存储器，读写速度快，操作方法与SRAM相似)作为非易失的数据存储器。

　　外存储器的存储容量很大，但存取速度较慢。外存储器中存放着计算机系统中几乎所有的信息。计算机运行时，外存储器的信息需要首先进入主存后，才能被CPU使用。解决内存容量小、价格高、信息掉电丢失的问题。

　　一般光盘驱动器主要有CD-ROM、MO磁光盘、CD-RW、DVD-ROM驱动器等。光盘盘片的尺寸一般为5.25英寸。光盘介质的存储容量各不相同。如CD-ROM光盘的存储容量一般为650MB；MO光盘的存储容量一般为230MB；DVD-ROM的存储容量可达4.7GB。

　　总线：传输各种信息的一组导线。“所有芯片均挂在总线上”。是连接计算机中CPU、主存、辅存、各种输入/输出接口部件的一组物理信号线及其相关的控制电路，它是计算机中各部件间传送信息的公共通路。每一器件的数据线并接在一起，构成数据总线；地址线接在一起，构成地址总线，然后与CPU的数据、地址总线相连，属“并联”关系。为避免访问沟通混乱，任何时候只允许一个设备与CPU通信，因此需要用控制线进行控制、选择，系统（包括器件）所有的控制线被称为控制总线。

　　1、数据总线DB(Data Bus)：双向，宽度决定了微机的位数（数据信息）。用于CPU与存储器、CPU与外设，或外设与外设之间的传送数据（包括实际意义的数据和指令码）信息。

　　2、地址总线AB(Address Bus)：单向，决定CPU的寻址范围（地址线宽）。用于传送地址信息，地址线的数目决定了CPU可以寻址的存储空间。

　　3、控制总线CB(Control Bus)：单向。是计算机系统中所有控制信号线的总称，用于传送控制信息。

　　总线把微处理器(CPU)、存储器、I/O接口连接在一起。采用总线结构，可以减少信启传输线的根数，提高系统的可靠性，增加系统的灵活性。

　　1.时钟周期T：计算机是在时钟信号的作用下，以节拍方式工作的。因此，必须有一个时钟生发器电路，输入微处理器的时钟信号的周期称为时钟周期。

　　2.机器周期：机器完成一个基本动作所需的时间称为机器周期，一般由一个或一个以上的时钟周期组成，例如MCS-51系列单片机，一个机器周期由12个时钟周期组成，12个T周期。

　　3. 指令周期：执行一条指令（如“MOV R0,#22H”）所需时间称为指令周期，它由一个到数个机器周期组成。

　　理论上，不同种类的CPU具有不同的指令系统，除非它们彼此兼容。根据计算机指令系统的特征，可以将计算机指令系统分为两大类，即复杂指令系统（Complex Instruction Set Computer，简称CISC指令结构）和精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，简称RISC指令结构）。

　　1.复杂指令系统：采用复杂指令结构的计算机系统，如MCS-51系列单片机，具有如下特点：

　　(1)指令机器码长短是不一样的，简单的指令码只有一个字节，而复杂指令可能需要两个或两个以上字节来描述。根据指令代码的长短，可将指令分为：

　　单字节指令：这类指令仅有操作码，没有操作数，或者操作数隐含在操作码字节中。

　　多字节指令：这类指令第一字节为操作码，第二、三字节为操作数或操作数所在存储单元地址。

　　(2)可选择两条或两条以上指令完成同一操作，程序设计灵活性大，但缺点是指令数目较多（这类CPU一般具有数十条～百余条指令） 。

　　2.精简指令系统：采用精简指令技术的计算机系统，如PIC系列、Atmel的AVR系列单片机，具有如下特点：

　　（1）完成同一操作，一般只有一条指令可供选择，指令数目相对较少，像PIC系列、AVR系列单片机指令数目仅数十条，但程序设计的灵活性相对较差；

　　（2）在采用精简指令技术的计算机系统中，指令机器码长度相同，例如PIC16C54单片机任一指令机器码的长度均为12位（1.5字节），由于所有指令码长度相同，取指、译码过程中不必做更多的判断，因而指令执行速度较快。

　　用二进制代码表示的指令称为机器语言指令，其中的二进制代码称为指令的机器码。机器语言指令是计算机系统惟一能够理解和执行的指令。正因如此，形象地将二进制代码形式的指令称为机器语言指令。

　　由于机器语言指令中的操作码和操作数均用二进制数表示、书写，没有明显的特征，一般人很难理解和记忆。为此，人们想出了一个办法：将每条指令操作码所要完成的动作指令功能的英文缩写替代指令操作码，形成了指令操作码的助记符；并将机器语言指令中的操作数也用CPU内寄存器名、存储单元地址或I/O端口号代替，这样便形成了操作数助记符，这样就形成了“汇编语言指令”。汇编语言指令比机器语言指令容易理解和记忆。

　　输入设备是指用户能向计算机输入信息的设备。其功能是将计算机程序、文本、图形、图像、声音等各种数据，转换成计算机能处理的数据形式，并输入到计算机中。目前常用的输入设备有：键盘、鼠标器、触摸屏、数字化仪、扫描仪、图像输入装置、声音输入装置等。

　　输出设备是指能从计算机输出信息的设备。其功能是将计算机的处理结果转换成人可直接识别的文本、图形、图像以及声音形式。目前常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、多媒体音响设备等。

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