微型計算機控制系統(tǒng)

廣義地說，是用于處理信息的，這種信息可以是電話交談，儀器讀數(shù)或企業(yè)帳戶，但是各種情況下都涉及相同的主要操作：信息處理存儲和傳遞。在常規(guī)的電子設(shè)計中，這些操作都是以功能平臺方式組合起來的，例如計數(shù)器，無論是電子還是機械，都要存儲當(dāng)前，按要求將該增1。采用計數(shù)器的電子鐘之類的任一系統(tǒng)要使其存儲和處理能力遍布整個系統(tǒng)，因為每個計數(shù)器都能存儲和處理一些數(shù)字。

系統(tǒng)，它將處理，存儲和傳輸三個功能分離形成不同的系統(tǒng)單元。這種三個主要單元的分離方法是馮-諾依曼在20世紀(jì)40年代所設(shè)想出來的，并且是針對微計算機的設(shè)想。從此所有制成的計算機都是用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的，盡管包含寬廣的物理形式，從根本上來說他們均是具有相同基本設(shè)計。

在系統(tǒng)中，處理是由系統(tǒng)完成的。存儲是利用存儲器電路，而的信息傳輸則是利用特定的輸入/輸出(I/O)電路。要在一個微處理器時鐘中找出執(zhí)行計數(shù)功能的一個特殊硬件是不可能的，因為時間存儲在存儲器中，而在固定的時間間隔下由微處理器控制增值。但是，規(guī)定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的軟件包含實現(xiàn)計數(shù)器功能的單元。由于系統(tǒng)幾乎完全由軟件所定義，所以對微處理器結(jié)構(gòu)和其輔助電路這種看起來非常抽象的處理方法使其在應(yīng)用時非常靈活。這種設(shè)計過程主要是軟件工程，而且在生產(chǎn)軟件時，就會遇到產(chǎn)生于常規(guī)工程中相似的構(gòu)造和維護問題。圖1.1 微型計算機的三個組成部分

圖顯示出了微型計算機中這三個單元是如何按照機器中的信息通信方式而聯(lián)接起來的。該系統(tǒng)由微處理器控制，微處理器存儲器和輸入/輸出單元的信息傳輸。外部的連接與工程系統(tǒng)的其余部分(即非計算機部分)有關(guān)。

盡管圖中顯示的只有一個存儲單元，實際中有RAM和ROM兩種不同的存儲器被使用。由于概念上的計算機存儲器更像一個公文柜，上述的“存儲器”一詞是非常不恰當(dāng)?shù)?#xff1b;信息存放在一系列已的“箱子”中，而且可問題由“箱子”的序列號進行信息的參考定位。

微計算機使用RAM(隨機存取存儲器)，在RAM中數(shù)據(jù)被寫入，并且在需要被再次讀出。這種數(shù)據(jù)能以所希望的次序從存儲器中讀出，不必寫入時的相同次序，所以有“隨機”存取存儲器。另一類型ROM(只讀存儲器)用來保持不受微處理器影響的固定的信息標(biāo)本；這些在電源切斷后不會丟失，并通常用來保存規(guī)定微處理器化系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的程序。ROM可像RAM一樣被讀取，但與RAM不一樣的是不能用來存儲可變的信息。有些ROM在制造時將其數(shù)據(jù)標(biāo)本放入，而另外的則可通過特殊的設(shè)備由用戶編程，所以稱為可編程ROM。被廣泛使用的可編程ROM可利用特殊紫外線燈察除，并被成為E

PROM，即可察除可編程只讀存儲器的縮寫。另有新類型的期器件不必用紫外線燈而用電察除，所以稱為電可察除可編程只讀存儲器EEPROM。

微處理器在程序控制下處理數(shù)據(jù)，并控制流向和來自存儲器和輸入/輸出裝置的信息流。有些輸入/輸出裝置是通用型的，而另外一些則是設(shè)計來控制如磁盤驅(qū)動器的特殊硬件，或控制傳給其他計算機的信息傳輸。大多數(shù)類型的I/O裝置在某種程度下可編程，允許不同形式的操作，而有些則包含特殊用途微處理器的I/O裝置不用主微處理器的直接干預(yù)，就可實施非常復(fù)雜的操作。

假如應(yīng)用中不需要太多的程序和數(shù)據(jù)存儲量，微處理器、存儲器和輸入/輸出可全被包含在同一集成電路中。這通常是低成本應(yīng)用情況，例如用于微波爐和自動洗衣機的控制器。當(dāng)商品被大量地生產(chǎn)時，這種單一芯片的使用就可節(jié)省相當(dāng)大的成本。當(dāng)技術(shù)進一步發(fā)展，更強更強的處理器和更大更大數(shù)量的存儲器被包含形成單片微型計算機，結(jié)果使最終產(chǎn)品的裝配成本得以節(jié)省。但是在可預(yù)見的未來，當(dāng)需要大量的存儲器或輸入/輸出時，還是有必要繼續(xù)將許多集成電路相互聯(lián)結(jié)起來，形成微計算機。

微計算機的另一主要工程應(yīng)用是在過程控制中。這是，由于裝置是按特定的應(yīng)用情況由微機編程實現(xiàn)的，對用戶來說微計算機的存在通常就更加明顯。在過程控制應(yīng)用中，由于這種設(shè)備以較少的數(shù)量生產(chǎn)，將整個系統(tǒng)安裝在單個芯片上所獲取的利益常比不上所涉及的高設(shè)計成本。而且，過程控制器通常更為復(fù)雜，所以要將他們做成單獨的集成電路就更為困難?？刹捎脙煞N處理，將控制器做成一種通用的微計算機，正像較強版本的業(yè)余計算機那樣；或者做成“包裹”式系統(tǒng)，按照像電磁繼電器那樣的較老式的技術(shù)進行設(shè)計，來取代控制器。對前一種情況，系統(tǒng)可以用常規(guī)的編程語言來編程，正如以后要介紹的語言那樣；而另一種情況，可采用特殊用途的語言，例如那種使控制器功能按照繼電器相互連接的方法進行描述。兩種情況下，序均能存于RAM，這讓程序能按應(yīng)用情況變化時進行相應(yīng)的變化，但是這使得總系統(tǒng)易受掉電影響而工作不正常，除非使用電池保證供電連續(xù)性。另一種選擇是將程序在ROM中，這樣他們就變成電子“硬件”的一部分并常被稱為“固件”。

盡管大規(guī)模集成電路的應(yīng)用使小型和微型計算機的

總結(jié)

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