微型計算機控制系統

廣義地說，是用于處理信息的，這種信息可以是電話交談，儀器讀數或企業帳戶，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。在常規的電子設計中，這些操作都是以功能平臺方式組合起來的，例如計數器，無論是電子還是機械，都要存儲當前，按要求將該增1。采用計數器的電子鐘之類的任一系統要使其存儲和處理能力遍布整個系統，因為每個計數器都能存儲和處理一些數字。

系統，它將處理，存儲和傳輸三個功能分離形成不同的系統單元。這種三個主要單元的分離方法是馮-諾依曼在20世紀40年代所設想出來的，并且是針對微計算機的設想。從此所有制成的計算機都是用這種結構設計的，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計。

在系統中，處理是由系統完成的。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行計數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，規定系統運轉過程的軟件包含實現計數器功能的單元。由于系統幾乎完全由軟件所定義，所以對微處理器結構和其輔助電路這種看起來非常抽象的處理方法使其在應用時非常靈活。這種設計過程主要是軟件工程，而且在生產軟件時，就會遇到產生于常規工程中相似的構造和維護問題。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接起來的。該系統由微處理器控制，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的其余部分(即非計算機部分)有關。

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”一詞是非常不恰當的；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中數據被寫入，并且在需要被再次讀出。這種數據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本；這些在電源切斷后不會丟失，并通常用來保存規定微處理器化系統運轉過程的程序。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在制造時將其數據標本放入，而另外的則可通過特殊的設備由用戶編程，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據，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，而另外一些則是設計來控制如磁盤驅動器的特殊硬件，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，就可實施非常復雜的操作。

假如應用中不需要太多的程序和數據存儲量，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。這通常是低成本應用情況，例如用于微波爐和自動洗衣機的控制器。當商品被大量地生產時，這種單一芯片的使用就可節省相當大的成本。當技術進一步發展，更強更強的處理器和更大更大數量的存儲器被包含形成單片微型計算機，結果使最終產品的裝配成本得以節省。但是在可預見的未來，當需要大量的存儲器或輸入/輸出時，還是有必要繼續將許多集成電路相互聯結起來，形成微計算機。

微計算機的另一主要工程應用是在過程控制中。這是，由于裝置是按特定的應用情況由微機編程實現的，對用戶來說微計算機的存在通常就更加明顯。在過程控制應用中，由于這種設備以較少的數量生產，將整個系統安裝在單個芯片上所獲取的利益常比不上所涉及的高設計成本。而且，過程控制器通常更為復雜，所以要將他們做成單獨的集成電路就更為困難。可采用兩種處理，將控制器做成一種通用的微計算機，正像較強版本的業余計算機那樣；或者做成“包裹”式系統，按照像電磁繼電器那樣的較老式的技術進行設計，來取代控制器。對前一種情況，系統可以用常規的編程語言來編程，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，這讓程序能按應用情況變化時進行相應的變化，但是這使得總系統易受掉電影響而工作不正常，除非使用電池保證供電連續性。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”。

盡管大規模集成電路的應用使小型和微型計算機的

總結

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