单片机的发展历程:从诞生到历经多阶段的演变与进步

90年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大提高。Chip)式的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决,因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。

微控制器出生于1971年,经历了三个主要阶段:SCM,MCU和SOC。早期的SCM微控制器都是8位或4位。最成功的是Intel的8051,MCS51系列MCU系统是在8051上开发的。基于此系统的微控制器系统仍被广泛使用。随着工业控制领域需求的增加,已经出现了16位微控制器,但是由于成本效益不令人满意,因此并未被广泛使用。在1990年代之后,随着消费电子产品的巨大开发,微控制器技术得到了极大的改进。随着英特尔I960系列的广泛应用,尤其是后来的ARM系列,32位微控制器迅速取代了16位微控制器的高端位置,并进入了主流市场。

传统的8位微控制器的性能也得到了迅速改善,它们的处理能力比1980年代高数百倍。高端32位SOC微控制器的主要频率超过了300MHz,其性能正在1990年代中期赶上专用处理器。普通型号的工厂价格已降至1美元,最高端型号仅为$ 10。

现代微控制器系统不再仅在裸金属环境中开发和使用,并且在整个微控制器系列中广泛使用了大量专用的嵌入式操作系统。是手持计算机和手机的核心处理的高端微控制器甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。早期

SCM是微控制器的阶段,它主要寻求整体嵌入式系统的最佳体系结构。 “创新模型”的成功奠定了SCM和通用计算机之间完全不同的开发路径。英特尔为开创嵌入式系统的独立发展做出了不可磨灭的贡献。

中期发展

MCU是微控制器单位阶段。主要的技术开发方向是:不断扩展各种外围电路和界面电路,这些电路在嵌入应用程序时满足对象系统的要求,从而突出了其对象的智能控制功能。它涉及的字段与对象系统有关,因此开发MCU的重要任务不可避免地属于电气和电子技术制造商。从这个角度来看,英特尔从MCU中逐渐消失的发展也具有客观因素。在开发MCU的方面,最著名的制造商是飞利浦。

飞利浦已将MCS-51从单片微型计算机迅速发展为微控制器,其在嵌入式应用中具有巨大优势。因此,当我们回顾嵌入式系统的道路时,不要忘记英特尔和飞利浦的历史成就。

当前趋势

SOC嵌入式系统(芯片上的系统)开发的重要因素是为应用系统的芯片寻求最大的解决方案。因此,专用微控制器的发展自然会形成SOC的趋势。随着微电子技术,IC设计和EDA工具的开发,基于SOC的微控制器应用系统的设计将具有良好的开发。因此,对微控制器的理解可以从单芯片微型计算机和单芯片微控制器扩展到单芯片应用系统。 1971年,英特尔开发了世界上第一个4位微处理器。英特尔的霍夫(Hoff)成功地开发了世界上第一个4位微处理器芯片Intel 4004,标志着第一代微处理器的出现,以及微处理器和微型计算机的时代开始了。由于对微处理器的发明,霍夫被英国期刊经济学家列为“自第二次世界大战以来最具影响力的科学家之一”。

1971年11月,英特尔启动了MCS-4微型计算机系统(包括4001 ROM芯片,4002 RAM芯片,4003 Shift Register芯片和4004个微处理器)。 4004(下图)包含2,300个晶体管,大小为3mm×4mm,其计算性能远大于当年的ENIAC,其初始价格为200美元。

1972年4月,Hoff等。开发了第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008使用P通道MOS微处理器,因此它仍然是第一代微处理器。

1973年,英特尔开发了8位微处理器8080; 1973年8月,霍夫(Hoff)和其他人开发了8位微处理器Intel 8080,用N通道MOS电路代替P通道,第二代微处理器诞生了。

主频为2MHz的8080芯片比8008快10倍,并且可以访问64KB的内存。它使用基于6个微米技术的6,000个晶体管使用,并且处理速度为0.64MIPS(每秒指令百万个说明)。

1975年4月,MITS发布了第一个环球8800年,价格为375美元,内存为1KB。这是世界上第一个微型计算机。

1976年,英特尔开发了MCS-48系列8位微控制器,这也是微控制器的出现。

Zilog于1976年开发的Z80微处理器广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时,Zilog,Motorola和Intel在微处理器领域。

在1980年代初期,英特尔基于MCS-48系列微控制器推出了MCS-51系列8位高端微控制器。 MCS-51系列微控制器在片上RAM容量,I/O端口功能和系统扩展方面大大改善。

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