一、计算机(Computer)
顾名思义,计算机是做数值运算的电子设备。然而,计算机除了具有数值运算的能力外,还具有逻辑运算和逻辑判断的能力,因此,计算机的应用,远远超出了数值运算的范畴。例如,它作为信息处理,事务管理而活跃在各个领域。当它与适当的机电设备结合时,还能对生产过程进行实时控制。可以这么说,计算机在当代的迅速普及和发展,正是由于计算机所具有的这些功能,如果它只会“计算”的话,恐怕它仍然被束之高阁。
计算机通常由运算器、控制器、存储器、接口电路、输入、输出设备等部件组成,如下图所示。

运算器的主要功能是:进行加、减(乘、除)等算术运算,以及移位、与、或、异或、非等逻辑运算。
控制器的主要功能是:协调计算机各部分之间的工作。
存储器包括程序存储器和数据存储器。程序存储器用来放置指挥计算机工作的程序;而数据存储器用来放置计算机在执行程序过程中所需要的数据,或者存放计算机在运行过程中所产生的中间数据和结果数据。
接口电路是计算机与外部设备打交道的数据或电平转换电路。
输入、输出设备是人和计算机之间进行信息交流的工具。
人们常把计算机叫做电脑,这很形象。的确,计算机的工作过程,在很大程度上,是模仿了大脑的工作过程。
例如:“微处理器”,类似于人的大脑,有计算和判断功能;“存储器”,类似于脑细胞,有记忆功能;“程序存储器”,类似于大脑中记忆着对某种事件处理办法的一群脑细胞;“输入设备”,类似于人的眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官;“输入输出接口”,类似于人的神经末梢,起着信息变换作用;“输出设备”,类似于人的手,脚,口等执行大脑输出命令的器官。
二、微处理器(Microprocessor)
当把计算机组成模块中的控制器、运算器和参与运算及控制的一些寄存器以及其它必需电路集成在一个芯片上时,它就构成了一个计算机的核心部件。人们把这个部件叫做中央处理单元(Central Processing Unit简称CPU)、中央处理机、中央处理器或微处理器。
微处理器的主要功能是:指令的解释和执行,以及为执行指令所必需的算术、逻辑运算,时序控制等。
自1971年Intel公司推出世界上第一个微处理器4004以来,微处理器的研制工作一直受到世界各国的普遍重视。20年来,微处理器在性能、品种、产量等各个方面,都有了突飞猛进的发展。
三、单板计算机(单板机,Single Board Computer)
单板计算机一般是将微处理器、存储器、输入输出接口电路等芯片和简单的输入输出设备(如简易键盘、液晶或发光二极管做成的七段数码显示器或点阵屏显示器等),组装在一块印刷电路板上。这块电路板就是一个完整的、最简单的计算机系统。人们把在一块电路板上实现的计算机系统,叫做单板计算机。
与此对应,人们把在多块电路板上实现的计算机系统,叫做多板计算机。
由于单板计算机的设计自由度大于单片机,一般来说,其功能应比单片机强,而使用限制要比单片机小。
一般来说,单板计算机都具有键盘扫描、显示、内部命令处理和输入输出数据管理的监控程序。
另外,由于单板计算机具有简易的输入、输出设备,因而可以进行简单的人机对话,实现数据输入和程序装入、调试等操作,有的单板计算机还设计有磁带录音机存储器或磁盘存储器接口电路,当利用这些设备存储程序或数据时,使用起来就更为方便。
不过,单板计算机仍然属于初级的计算机系统。它的功能和内部存储器容量,受到设计指标、监控水平和成本等因素的制约、因此,它的应用范围,也就受到一定限制。
从性能、价格、体积等诸方面看,单板计算机是介于单片计算机和低档个人计算机之间的一种过度性计算机系统。
这里需要说明的是:单板计算机性能的优劣,除设计水平外,直接与所使用的微处理器有关。
我国流行较广的单板计算机有TP、BCM等系列产品。它们采用的微处理器多为Z80系列芯片。
四、单片机(单片计算机,Computer On-Slice)
如果把41页上附图所示的计算机框图中的输入、输出设备以外的所有电路,都集成在一块芯片上,即将微处理器、存储器、输入、输出接口电路和一些其它附属电路都做在一块芯片上,这就是人们常说的单片机。
单片机虽小,却具有计算机所应有的全部基础部件。正因为如此,单片机作为一个能够独立工作的计算机,以其小巧灵活、价格低谦和高的性能指标而被广泛应用于工业控制、家用电器、仪器仪表等。
从1974年底,美国仙童公司宣告它造出了世界上第一个单片机起,单片机的研制和生产不断发展。目前,全世界每年的单片机产量已达到上亿片,单片机的品种和系列也日趋繁多。
需要注意的是:单片机虽然具有计算机的全部基础模块,可以实现计算机能够完成的基本操作。然而,由于集成度的限制,它们内部模块的功能和存储器的容量一般都受到限制。当在单片机的适应范围内应用时,它的确能够发挥小巧、精干的特长,但是,如果采用扩展方式使用单片机的话,就需要全面考虑是用单片机扩展好,还是用微处理器扩展好。在某些情况下,使用高性能的微处理器来扩展,可能比用单片机扩展效果更好些。
因此,我们应该根据单片机的特长来使用单片机,尽可能不扩展或少扩展,这样才能充分发挥它们的特点。
可以预料,随着计算机技术和大规模集成技术的发展,单片机的功能和性能都会进一步提高,它的应用领域会越来越广。(刘尚诚 林海)