什么是微處理器？

一個(gè)微處理器就是一個(gè)計算機。所有的計算機——無(wú)論我們所說(shuō)的個(gè)人臺式計算機或是一臺大型計算機或是一個(gè)微控制器——都有很多共同點(diǎn)：

• 所有的計算機都有一個(gè)用來(lái)執行程序的CPU（中央處理單元）。如果你正坐在一臺臺式計算機前閱讀這篇文章，這臺計算機的CPU現在正在執行一個(gè)程序，這個(gè)程序就是用于顯示這個(gè)網(wǎng)頁(yè)的Web瀏覽器。
• CPU從某個(gè)設備中加載程序。在你的臺式計算機上，瀏覽器程序是從硬盤(pán)中載入的。
• 計算機具有一些用來(lái)存儲“變量”的RAM（隨機存取存儲器）。
• 此外，計算機還有一些輸入和輸出的設備，這樣它才能和用戶(hù)交換信息。在你的臺式計算機上，鍵盤(pán)和鼠標是輸入設備，顯示器和打印機是輸出設備。 硬盤(pán)則是一個(gè)輸入輸出設備——它既可以輸入又可以輸出。

你正在使用的臺式機是一種“通用計算機”，它可以運行數以千計的各類(lèi)程序。而微控制器則是用作特殊用途的“專(zhuān)用計算機”。它專(zhuān)注于做一件事。 微控制器還有許多共同的特點(diǎn)。如果一個(gè)計算機具備了以下大部分的特征，那么你就可以稱(chēng)之為“微控制器”：

• 微控制器都“嵌入”在其他裝置（通常是一個(gè)消費類(lèi)產(chǎn)品）內部來(lái)控制該產(chǎn)品的功能和操作。 因此，微控制器又被稱(chēng)為“嵌入式控制器”。

• 微控制器運行一個(gè)特定的程序來(lái)完成一項專(zhuān)門(mén)的工作。該程序存儲在ROM（只讀存儲器）中，一般不會(huì )被修改。

• 微控制器通常是低能耗的裝置。 臺式計算機的電源插頭幾乎始終插在墻壁插座中，其功率約為50瓦。電池供電的微控制器的功率大概為0.05瓦。

• 微控制器有一個(gè)專(zhuān)用輸入設備，通常（但并不總是）還有一個(gè)用作輸出的發(fā)光二極管或液晶顯示屏。 微控制器也從它所控制的裝置獲取輸入信號，并通過(guò)向設備中的不同部分發(fā)送信號來(lái)控制該設備。

  例如，電視機中的微控制器從遙控器得到輸入信號，然后在屏幕上顯示出來(lái)。微控制器會(huì )控制頻道選擇器、揚聲器和一些如色彩、亮度等顯像管的電子調節。 汽車(chē)中的發(fā)動(dòng)機控制器從氧氣和爆震等傳感器中得到輸入信號，對燃料混合以及火花塞定時(shí)等進(jìn)行控制。微波爐控制器從操作鍵盤(pán)獲得輸入信號，在液晶顯示屏上顯示輸出，并控制負責微波發(fā)生器開(kāi)關(guān)的繼電器。

• 微控制器通常具有小巧、低成本的特點(diǎn)。 對各個(gè)元件的選擇都秉持使體積最小化、使成本最低化的原則。

• 微控制器通常都很耐用，但也并不總是這樣。

  例如，控制轎車(chē)發(fā)動(dòng)機的微控制器必須能夠在一般計算機無(wú)法承受的溫度極限下工作。美國阿拉斯加的汽車(chē)的微控制器就需要工作在零下34攝氏度的寒冷天氣里，而同樣的控制器在美國內華達州則需要工作在零上49攝氏度的炎熱環(huán)境中。再加上發(fā)動(dòng)機運行發(fā)出的熱量，發(fā)動(dòng)機箱的溫度可高達零上65-80攝氏度。

  而錄像機內部使用的嵌入式微控制器則沒(méi)有這么苛刻的要求。

實(shí)際上，用作微控制器的處理器多種多樣。 例如，數字手機工作原理一文中的移動(dòng)電話(huà)就包含一個(gè)Z-80處理器。Z-80處理器是一個(gè)8位微處理器，它誕生于二十世紀七十年代，最初用于當時(shí)的家用計算機中。GPS接收機工作原理中的Garmin全球定位系統，包含一個(gè)低功耗版的Intel 80386處理器，據說(shuō)是這樣。Intel 80386處理器最初是專(zhuān)為臺式計算機設計的。

在許多產(chǎn)品中，例如微波爐，對于微控制器性能的要求很低，價(jià)格是主要的考慮因素。 在這樣的情況下，制造商開(kāi)始設計專(zhuān)用的微控制器芯片——一種專(zhuān)為成本低、體積小且功耗低設計的嵌入式中央處理器。Motorola 6811和Intel 8051都是這種芯片的成功典范。另外還有Microchip公司生產(chǎn)的名為“PIC 微控制器”的系列控制器，也非常受歡迎。從今天的標準來(lái)看，這些中央處理器簡(jiǎn)易得令人難以置信；但是大批量購買(mǎi)的價(jià)格非常低廉，而且往往只需一片就可以滿(mǎn)足產(chǎn)品設計者的需要。

一個(gè)典型的低端微控制器芯片中約有1000字節的只讀存儲器和20字節的隨機存取存儲器，有8個(gè)輸入輸出引腳。大批量生產(chǎn)這種芯片，單位成本不過(guò)幾美分。 當然，你也不能指望在這種芯片上運行像Microsoft Word這樣的程序——因為 Microsoft Word需要約30兆字節的隨機存取存儲空間和每秒可執行幾百萬(wàn)條指令的處理器。不過(guò)控制一臺微波爐可不需要Microsoft Word這么復雜的程序。你要使用微控制器完成的是一個(gè)具體的任務(wù)，而且低成本、低功耗運行才是最重要的。