七十年代初期，计算机领域中出现了一支新秀——微型计算机。这是一种大规模集成化的一代新型计算机。它的体积小巧，一般只有袖珍式半导体收音机那样大小，价格便宜，低档机每台只要几十美元，而且还在迅速下降，预计1980年低中档微型机每台价格可降至3～5美元。此外，它耗电省、可靠性高、灵活性强。功能方面，一台中等能力的微型机每秒能运算十万次以上，比世界上第一台计算机的运算能力提高了近二十倍。微型机的出现使电子计算机突破了价格、体积的限制，迅速推广到科学技术、工农业生产以及日常生活的各个领域中去，为促进和普及计算技术开创了一条崭新的道路。
微型计算机的核心——微处理机
介绍微型计算机之前，先谈谈微处理机。微处理机还不是微型计算机，它只是微型计算机的一个组成部分，不过它是核心部分。微处理机一般是由一片大规模集成电路构成的。最早的微处理机英特尔4004是做在约4毫米见方的硅片上，该片含有约二千只晶体管，陶瓷封装后只有糖块那样大小（见图1），有16条引出腿，双列直插式。以后微处理机性能又不断提高，发展到在一块和上述微处理机大小差不多的硅片上集成了几万只晶体管，引出腿有的为40条，有的为64条不等。
微处理机在微型计算机中的功能和普通计算机的运算器与控制器相同，也可以说微处理机包括了微型计算机的运算器和控制器两部分。运算器完成微型计算机的算术运算（如加减法）和逻辑运算（如比较、判断）。控制器则是微型计算机协调工作的统一指挥部。它首先控制输入设备把解题程序和参加运算的数据送到存储器中，然后再由存储器把一条条指令和数据取出来，并对指令进行分析，决定运算器进行什么样的运算，运算的结果是否再送往存储器或是送往输出设备等等。总之控制器是对整个微型机起控制作用的，它既控制数据的流动、指令的执行，也控制全系统各部件之间相互协调地工作。由运算器和控制器构成的微处理机也叫中央处理部件，简写为CPU。
微型计算机和微型计算机系统
那么微型计算机都包括哪些部分呢？一般说来，一台微型计算机包括一片微处理机、多片存储器和输入输出接口。存储器片和输入输出接口片也是采用大规模集成电路制作的，封装后和微处理机大小差不多。图2a、b分别为存储器片和接口片外形图。
微型计算机的存储器是存放程序、数据和其它信息的记忆装置，按其功能分成两类，其一称只读存储器，简写为ROM；其二称随机存储器，简写为RAM。只读存储器一般存放固定不变的程序和数据。根据使用要求又具有三种形式，一是只读存储器中的内容由厂家在制造过程中做好，用户只能使用不能改变；二是用户可根据自己的使用要求，通过专门的写入装置，写进自己所编写的程序，称为可编程序的只读存储器，简写为PROM，但只能编写一次，三是可多次改写的只读存储器，简写为EPROM。随机存储器用于存放随时要进行运算的数据、程序和其它信息，它与只读存储器的不同之处是它的内容在计算机运算过程中既可以读出来，又可以随时写进去。
微型计算机工作时，必须配备各种输入输出设备，而这些设备通常处理的是机电信号，它们的处理速度与微处理机相比慢得多，所以两者之间要进行信号和速度的变换，这就是输入输出接口器件所要起的作用。输入输出接口往往还用于串行数据和并行数据的变换。
以上几部分便构成一台完整的微型计算机。但是若使计算机真正投入工作，还必须配备成一套微型计算机系统。该系统包括微型计算机本身、控制面板（或称控制台）、输入输出设备（输入机、打印机、盒式磁带、软盘等）、电源及系统软件等几部分。图3表示出微处理机、微型计算机、微型计算机系统三者之间的区别及其相互关系。
控制面板用于对微型机进行中断或用于监视程序执行情况，但它并不是微型计算机系统不可缺少的部分，也有将微型计算机装入用户系统时不用控制面板的情况。系统软件是供用户使用的一级程序，它能使用户获得更多的功能和灵活方便的解题手段，所以它是微型计算机系统中非常重要、不可缺少的组成部分。
需要说明，这里所介绍的微型机和一般常见的袖珍式计算器不同。微型机的运算功能强，它既有算术运算，又有逻辑运算，适当配以外围设备和软件系统，则不但能进行数学计算，也能进行数据处理和实时控制。一般常见袖珍式计算器只能用按键输入数码和控制操作来完成一些算术运算，严格说来这种计算器不是计算机，只是计算机的一个旁系。
微型计算机的发展概况
微型计算机所以在七十年代初期产生并发展起来，是因为存在着产生它的客观需要和实现它的现实可能性。到了六十年代末，电子计算机已经有二十多年的历史，这期间计算机既向上发展了大型机和巨型机，又向下发展了小型机和台式计算器。小型机的价格便宜，功能也比较强，它的出现促使计算机的应用面日益广泛。但不少行业发现，小型机对他们来说还嫌太贵，而且其功能也远远超出需要，采用它则意味着有投资浪费。另一方面，在航空和空间技术中都迫切需要远比小型机体积小、重量轻、功耗低、可靠性高的计算机来进行控制。为了适应这些需要，人们提出了研制生产性能和价格都介乎小型机和台式计算器之间的微型机的设想。半导体工业在六十年代以惊人的速度向前发展，六十年代后期，大规模集成电路制造工艺已经成熟，已有可能把计算机的运算器、控制器的大部分功能容纳在单片集成电路中，于是微处理机就应运而生了。
1971年美国一家半导体集成电路公司英特尔公司首先成功地做出了字长4位的微处理机——英特尔4004。这是第一台商用微处理机，它一出现就引起了人们极大的兴趣。不久，许多半导体厂家都先后投入了这一研制工作，于是微处理机犹如雨后春笋，迅速发展起来，差不多每两年就有一次重大进展，人们称为换代。1973年以前的产品，以英特尔8008为代表是第一代，它字长8位，指令种类48条，指令执行时间（加法）为12.5微秒，采用简单的PMOS工艺。这类早期产品当时在设计上由于经验不足，又受到工艺水平的限制，所以指令少、功能弱、速度低，属于低档产品。到了19754，微处理机便进入了第二代，品种也发展到150多种。典型产品为英特尔8080A、美国莫扎罗拉公司的M6800等。这类产品大部分采用比PMOS工艺集成度高、速度快的NMOS硅栅工艺，它们的处理速度几乎提高了一个数量级，指令丰富，与外界信息交换考虑也比较周到，字长也由4位、8位、12位发展到16位。但因为这类产品着眼于单片结构，因此它们的功能受到了一定限制。1975年以后又出现了多片结构的微处理机，即整个微处理机由若干片大规模集成电路构成。它们几乎毫无例外地采用了比NMOS工艺速度更高的双极型工艺。起先采用的是低功耗的肖特基晶体管——晶体管逻辑（S—TTL），为了获得更高的速度，又制成了发射极耦合逻辑（ECL）工艺的微处理机。为了不但在速度上，而且在功耗和集成度上与MOS型竞争，后来又引用了所谓集成注入逻辑（I\(^{2}\)L）工艺，从而为双极型微处理机开辟了一条新路。总之品种日新月异，产量逐年剧增。据报导，1973年美国微处理机年产量为2万台，五年后的1978年年产量猛增至190万台。发展之快是很惊人的。
就产品数量和使用情况来看，目前仍以4位和8位微处理机占绝对优势。如M6800、英特尔8080A都是比较流行的8位微处理机。这是因为它们的软件比较成熟，用户使用很方便，功能也能满足广大用户的要求。但从发展趋势看，16位和32位微处理机将会迅速增加。目前国外许多半导体厂家都加强了这方面的研制工作。一方面对过去比较流行的16位小型机如PDP11和诺瓦等机种进行微型化；另一方面在原有的基础上研制新的16位机种，如1978年英特尔宣布制出了16位微处理机8086，其处理速度是8080A的10倍，它除能执行一整套8080A的指令系统外，还增加了一些新的指令。目前还研制出一些更高性能的微处理机，如莫托罗拉公司的M68000和基罗克公司的Z8000等机种，它们具备了只有中高档小型机才具备的性能，与小型计算机PDPll／45处理能力相当。
微型计算机除核心部件微处理机外，存储器也占很重要的地位，就价格来说，存储器往往占整个微型机价格的60％以上。微型机的存储器目前基本上都是采用半导体存储器。近一两年，由于微处理技术进展很快，半导体器件发展重点正转向存储器。各厂家都在采用新技术，以求进一步缩短存取时间，增加存储容量即提高集成度。如日本已在6毫米见方的硅片上集成了15万只元件，为64K位（1K＝1024位）MOS工艺RAM片，这可算是超大规模的先声。预计1981年将研制出256K位的RAM片，而1983年将研制出100万位的RAM片。此外电荷耦合器件存储器和磁泡存储器的发展也都很快，美日等国，有的已制成128K位电荷耦合器件存储器，有的制成92K位磁泡存储器，美国还搞出存储容量为1.024亿位的存储体系。
微型计算机除多片结构外，目前已有许多厂家进一步把微处理机、存储器、输入输出接口等做在一块硅片上，即一块大规模集成电路就构成一台完整的微型计算机，价格也很便宜。有的只要几美元。据国外报导，1977年初已有16种单片微型机在市场上出售，其中较有水平的是美国德克萨斯仪器公司的16位MOS工艺TMS9940机。与此同时还出现了单板和多板式微型计算机，即把微处理机片、存储器及输入输出接口片安装在一块或多块印刷电路板上，组成完整的微型计算机，既可独立使用，也便于用户装配在仪器设备或数据处理系统中，还可以根据使用要求，适当扩充存储器和外部设备。
顺便说明一下，外部设备在微型机系统中所占费用比主机还大，如果这些外部设备不能小型低价，那么微型机的优点也就不突出了。所以各国在发展微型机的同时都在加紧研制小型化、价格尽量与微型机相适应的外部设备，如小型光电输入机、小型行式打印机、盒式磁带机和软磁盘等等。
目前有的国家正在进行用多个微处理机构成多机复合系统来达到大型机功能的研究工作，这是值得注意的动向。我国有些部门，虽然十分迫切需要超高速大型计算机，但在相当长的时期内所需数量并不多，对有限的几台超高速大型计算机，若采用传统的设计方法，则周期长、费用高，如果能同时考虑以微型机和小型机为基础，突破多机之间的联接与控制问题，用这种多机系统实现超高速大型机的功能，则可能收到又快又省的效果，因此这是一个很值得探讨的问题。
应用的广阔天地
微型机的特点，使得它易于为各行各业所接受，目前它不但被应用在空间技术和武器系统里，而且在广大民用领域，如工农业生产自动控制、计算机本身、仪器仪表和各种测量装置，直至家庭电气用品方面，都迅速得到了推广普及。
工农业生产中的过程自动控制和单机自动控制，对计算机的性能要求不高，但所需数量很大，并且要求价廉，因此采用微型机控制是最合适的。微型机不但在功能上完全能满足这些设备的要求，方便灵活、通用性强，而且它的价格也已便宜到这种程度：即使把它单纯地做为一个极其简单的控制装置使用也是合算的。目前微型机已广泛应用在汽车发动机、自动仓库、船舶、机械手、吊车以及交通信号控制和管理等方面。微型机体积小巧，可以很方便地装在机器的一角，起到一个“电脑”的作用。
随着计算机的迅速发展，越来越多的外部设备与大型计算机一起构成庞大的计算机系统，而每台外部设备都需要一套复杂的专用控制器与主机联通。如果用微型机做为通用控制器代替那些专用控制器，就能大大简化设备。用微型机控制的外部设备能够脱机独立工作，具有智能终端的性质，因此还能大大提高大中型计算机的效率。
微型机的出现对仪器仪表和各种测试装置的影响是非常深刻的。规模较小的仪器仪表和各种测试装置，若想采用小型计算机控制是不现实的，只有当微型机问世后，才真正有可能广泛地实现配有计算机的仪器仪表和测试系统。起初微型机在这些设备中只做为一个附加装置，对机器的运用、校准和维修等过程进行控制，后来发展到已经取代了这些机器中一部分原有的线路和部件，成为机器正常工作不可缺少的部分。这样一来，不仅使仪器仪表具有逻辑判断、数据处理能力，而且还大大简化了它们的线路和装配工艺，降低了成本，使它们迅速向小型化、数字化和自动化方向发展，从而促使它们换代。
计算机进入人们的日常生活领域，也是微型机出现以后的事情。微型机能帮助各类不同职业的人处理日常事务。例如，为教师出试题、评分和保存学生表现的记录；为医生记忆保留病历卡；为教练编出球员们最佳的阵容和最有效的作战计划。微型机还能做游戏（如下棋、猜数）和演奏歌曲等等。微型机也能成为家庭主妇的好助手，目前已把它应用在洗衣机、缝纫机、电子炉灶、电子表及许多高级消费品中。总之微型机将能在各方面大显神手，具有广阔的发展前景，它将给科学研究、国防建设、工农业生产以及人们的日常生活带来极其深刻的变化。(中国科学院计算所 何玉珍)