1、8751的特點

8751與8051基本一樣，但8751片內有4k的EPROM
，用戶可以將自己編寫的程序寫入單片機的EPROM中進行現場實驗與應用，EPROM的改寫同樣需要用紫外線燈照射一定時間擦除後再燒寫。

由於上述類型的單片機應用的早，影響很大，已成為事實上的工業標準。後來很多芯片廠商以各種方式與Intel公gong司si合he作zuo，也ye推tui出chu了le同tong類lei型xing的de單dan片pian機ji，如ru同tong一yi種zhong單dan片pian機ji的de多duo個ge版ban本ben一yi樣yang，雖sui都dou在zai不bu斷duan的de改gai變bian製zhi造zao工gong藝yi
，但dan內nei核he卻que一yi樣yang，也ye就jiu是shi說shuo這zhe類lei單dan片pian機ji指zhi令ling係xi統tong完wan全quan兼jian容rong，絕jue大da多duo數shu管guan腳jiao也ye兼jian容rong；在使用上基本可以直接互換。人們統稱這些與8051內核相同的單片機為“51係列單片機”，學了其中一種
，便會所有的51係列。

2
、8051的特點

8051片內有4kROM，無須外接外存儲器和373，更能體現“單片”的簡練。但是你編的程序你無法燒寫到其ROM中，隻有將程序交芯片廠代你燒寫，並是一次性的，今後你和芯片廠都不能改寫其內容。

3、8031的特點

8031片內不帶程序存儲器ROM，使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路373


，外接的程序存儲器多為EPROM的2764係列。用戶若想對寫入到EPROMzhongdechengxujinxingxiugai，bixuxianyongyizhongteshudeziwaixiandengjiangqizhaoshecachu
，zhihouzaikexieru。xierudaowaijiechengxucunchuqidechengxudaimameiyoushenmebaomixingkeyan。

4
、89S51與89C51的區別

MCS-51單片機是美國INTE公司於1980年推出的產品，典型產品有8031（內部沒有程序存儲器，實際使用方麵已經被市場淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍
，實際使用方麵已經被市場淘汰）和8751等通用產品，一直到現在

，MCS-51內核係列兼容的單片機仍是應用的主流產品（比如目前流行的89S51
、89C51等）
，各高校及專業學校的培訓教材仍與MCS-51單片機作為代表進行理論基礎學習。有些文獻甚至也將8051泛指MCS-51係列單片機，8051是早期的最典型的代表作
，MCS-51內核實際上已經成為一個8位單片機的標準。

其他的公司的51單片機產品都是和MCS-51內核兼容的產品而以。同樣的一段程序，在各個單片機廠家的硬件上運行的結果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經停產）、89S51，PHILIPS（菲利浦）
，和WINBOND（華邦）等
，我們常說的已經停產的89C51指的是ATMEL公司的AT89C51單片機，同時是在原基礎上增強了許多特性，如時鍾，更優秀的是由Flash（程序存儲器的內容至少可以改寫1000次）存儲器取帶了原來的ROM（一次性寫入），AT89C51的性能相對於8051已經算是非常優越的了。

不過在市場化方麵，89C51受到了PIC單片機陣營的挑戰，89C51最致命的缺陷在於不支持ISP（在線更新程序）功能
，必須加上ISP功能等新功能才能更好延續MCS-51的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代89C51的，現在，89S51目前已經成為了實際應用市場上新的寵兒，作為市場占有率第一的Atmel目前公司已經停產AT89C51，將用AT89S51代替。89S51在工藝上進行了改進，89S51采用0.35新工藝，成本降低
，而且將功能提升，增加了競爭力。89SXX可以像下兼容89CXX等51係列芯片。同時，Atmel不再接受89CXX的定單，大家在市場上見到的89C51實際都是Atmel前期生產的巨量庫存而以。如果市場需要
，Atmel當然也可以再恢複生產AT89C51。

5、89S51相對於89C51增加的新功能包括：

1）性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比89C51更低！

2）ISP在線編程功能，這個功能的優勢在於改寫單片機存儲器內的程序不需要把芯片從工作環境中剝離。是一個強大易用的功能。

3）最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M
，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。

4）具有雙工UART串行通道。

5）內部集成看門狗計時器

，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。

6）雙數據指示器。

7）電源關閉標識。

8）全新的加密算法
，這使得對於89S51的**變為不可能，程序的保密性大大加強
，這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。

9）兼容性方麵：向下完全兼容51全部字係列產品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產品。

和S51比起來，C51就要遜色一些，實際應用市場方麵技術的進步是永遠向前的。
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7、AT89C51、AT89S51的特點

在眾多的51係列單片機中，要算ATMEL公司的AT89C51、AT89S51更實用
，因他不但和8051指令
、管腳完全兼容，而且其片內的4K程序存儲器是FLASH工藝的

，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除


、改寫，一般專為ATMELAT89xxzuodebianchengqijundaiyouzhexiegongneng。xianeryijian，zhezhongdanpianjiduikaifashebeideyaoqiuhendi，kaifashijianyedadasuoduan。xierudanpianjineidechengxuhaikeyijinxingjiami
，zheyouhenhaodibaohulenidelaodongchengguo。zaizhe，AT89C51
、AT89S51目前的售價比8031還低，市場供應也很充足。

AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品種，除了完全兼容8051外
，還多了ISP編程和看門狗功能。我們也專門為這種新片設計了一款編程、學習、實驗板。

8、AT89C2051、AT89C1051等的特點

ATMEL公司的51係列還有AT89C2051
、AT89C1051等品種
，這些芯片是在AT89C51的基礎上將一些功能精簡掉後形成的精簡版。AT89C2051取掉了P0口和P2口，內部的程序FLASH存儲器也小到2K
，封裝形式也由51的P40腳改為20腳
，相應的價格也低一些
，特別適合在一些智能玩具，手持儀器等程序不大的電路環境下應用；AT89C1051在2051的基礎上，再次精簡掉了串口功能等

，程序存儲器再次減小到1k，當然價格也更低。

對2051和1051laishuo
，suiranjiandiaoleyixieziyuan，dantamenpianneidoujichengleyigejingmibijiaoqi，biexiaokanzhexiaoxiaodebijiaoqi
，taweiwomenceliangyixiemonixinhaotigonglejidadefangbian
，zaiwaijiajigedianzuhedianrongdeqingkuangxia
，jiukeyiceliangdianya、溫度等我們日常需要的量。這對很多日用電器的設計是很寶貴的資源。

ATMEL的51
、2051、1051均有多種封裝，如AT89C（S）51有PDIP
、PLCC和PQFP/TQFP等封裝；2051/1051有PDIP和SOIC封裝等。下圖是部分封裝實物。

由於51係列單片機的內核都一樣，所以在51單片機教材方麵目前仍然沿用IntelMCS8051單片機的書籍。開發軟件和工具也是一樣，我們統稱為8051開發係統、環境
、等等，如我們網站介紹的彙編程序ASM51、KeilC51、MedWin等均是針對8051內核單片機的開發軟件。

單對AT89C51、AT89S51來說，在實際電路中可以直接互換8051\\\\8751，替換8031隻是第31腳有區別，8031因內部沒有ROM，31腳需接地（GND）
，單片機在啟動後就到外麵程序存儲器讀取指令；而8051/8751/89c51因內部有程序存儲器，31腳接高電平（VCC），單片機啟動後直接在內部讀取指令。也就是51芯片的31腳控製著單片機程序從內部讀取還是從外部讀取


，31腳接電源
，程序從內部讀取，31腳接地，程序從外部讀取。其他無須改動。另外，AT89C51、AT89s51替換8031後因不用外存儲器
，不必安裝原電路的外存儲器和373芯片。

PIC係列單片機

由美國Microchip公司推出的PIC單片機係列產品
，首先采用了RISC結構的嵌入式微控製器

，其高速度
、低電壓、低功耗、大電流LCD驅動能力和低價位OTP技術等都體現出單片機產業的新趨勢。

現在PIC係列單片機在世界單片機市場的份額排名中已逐年升位，尤其在8位單片機市場，據稱已從1990年的第20位上升到目前的第二位。PIC單片機從覆蓋市場出發，已有三種（又稱三層次）係列多種型號的產品問世，所以在全球都可以看到PIC單片機從電腦的外設、家電控製
、電訊通信、智能儀器、汽車電子到金融電子各個領域的廣泛應用。現今的PIC單片機已經是世界上最有影響力的嵌入式微控製器之一。

①PIC8位單片機的分類

PIC8位單片機產品共有三個係列，即基本級、中級和高級。

a基本級係列該級產品的特點是低價位，如PIC16C5X，適用於各種對成本要求嚴格的家電產品選用。又如PIC12C5XX是世界第一個8腳的低價位單片機
，因其體積很小
，完全可以應用在以前不能使用單片機的家電產品的空間。

b中級係列該級產品是PIC最豐富的品種係列。它是在基本級產品上進行了改進，並保持了很高的兼容性。外部結構也是多種的，從8引腳到68引腳的各種封裝，如PIC12C6XX。該級產品其性能很高，如內部帶有A/D變換器、E2PROM數據存儲器、比較器輸出、PWM輸出、I2C和SPI等接口。PIC中級係列產品適用於各種高、中和低檔的電子產品的設計中。

c高級係列該係列產品如PIC17CXX，其特點是速度快，所以適用於高速數字運算的應用場合中，加之它具備一個指令周期內（160ns）可以完成8×8（位）二進製乘法運算能力
，所以可取代某些DSP產品。再有PIC17CXX具有豐富的I/O控製功能，並可外接擴展EPROM和RAM，使它成為目前8位單片機中性能最高的機種之一。所以很適用於高、中檔的電子設備中使用。

上述的三層次（級）的PIC8位單片機還具有很高的代碼兼容性，用戶很容易將代碼從某型號轉換到另一個型號中。PIC8位單片機具有指令少、執行速度快等優點，其主要原因是PIC係列單片機在結構上與其它單片機不同。該係列單片機引入了原用於小型計算機的雙總線和兩級指令流水結構。這種結構與一般采用CISC（複雜指令集計算機）的單片機在結構上是有不同的。

兩級指令流水線結構

由於PIC係(xi)列(lie)單(dan)片(pian)機(ji)采(cai)用(yong)了(le)指(zhi)令(ling)空(kong)間(jian)和(he)數(shu)據(ju)空(kong)間(jian)分(fen)開(kai)的(de)哈(ha)佛(fo)結(jie)構(gou)，用(yong)了(le)兩(liang)種(zhong)位(wei)數(shu)不(bu)同(tong)的(de)總(zong)線(xian)。因(yin)此(ci)
，取(qu)指(zhi)令(ling)和(he)取(qu)數(shu)據(ju)有(you)可(ke)能(neng)同(tong)時(shi)交(jiao)疊(die)進(jin)行(xing)，所(suo)以(yi)在(zai)PICxilieweikongzhiqizhongquzhilinghezhixingzhilingjiucaiyongzhilingliushuixianjiegou。dangdiyitiaozhilingbeiquchuhou
，suijijinruzhixingjieduan，zheshikenenghuicongmoujicunqiqushuersongzhilingyijicunqi
，huocongyiduankouxiangjicunqichuansongshudeng，danshujubuhuiliujingchengxuzongxian，erzhishizaishujuzongxianzhongliudong
，yinci，zaizheduanshijiannei，chengxuzongxianyoukong，keyitongshiquchudiertiaozhiling。dangdiyitiaozhilingzhixingwanbi，jiukezhixingdiertiaozhiling
，tongshiquchudi3條指令，……如ru此ci等deng等deng。這zhe樣yang

，除chu了le第di一yi條tiao指zhi令ling的de取qu出chu，其qi餘yu各ge條tiao指zhi令ling的de執zhi行xing和he下xia一yi條tiao指zhi令ling的de取qu出chu是shi同tong時shi進jin行xing的de
，使shi得de在zai每mei個ge時shi鍾zhong周zhou期qi可ke以yi獲huo得de最zui高gao效xiao率lv。
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雙總線結構

具有CISC結構的單片機均在同一存儲空間取指令和數據，片內隻有一種總線。這種總線既要傳送指令又要傳送數據（如圖1－a所示）。因此，它不可能同時對程序存儲器和數據存儲器進行訪問。因與CPU直接相連的總線隻有一種，要求數據和指令同時通過，顯然“亂套”
，這正如一個“瓶頸”
，瓶內的數據和指令要一起倒出來，往往就被瓶頸卡住了。所以具有這種結構的單片機
，隻能先取出指令，再執行指令（在此過程中往往要取數），然後，待這條指令執行完畢，再取出另一條指令，繼續執行下一條。這種結構通常稱為馮
？諾依曼結構，又稱普林斯頓結構。

在這裏PICxiliedanpianjicaiyongleyizhongshuangzongxianjiegou
，jisuoweihafojiegou。zhezhongjiegouyouliangzhongzongxian，jichengxuzongxianheshujuzongxian。zheliangzhongzongxiankeyicaiyongbutongdezichang，ruPIC係列單片機是八位機，所以其數據總線當然是八位。但低檔

、中檔和高檔的PIC係列機分別有12位、14位和16位的指令總線。這樣，取指令時則經指令總線
，取數據時則經數據總線，互不衝突。

在大多數微控製器中
，取指令和指令執行都是順序進行的，但在PIC單片機指令流水線結構中
，取指令和執行指令在時間上是相互重疊的，所以PIC係列單片機才可能實現單周期指令。

隻有涉及到改變程序計數器PC值的程序分支指令（例如GOTO
、CALL）等才需要兩個周期。

此外，PIC的結構特點還體現在寄存器組上，如寄存器I/O口
、定時器和程序寄存器等都是采用了RAMjiegouxingshi，erqiedouzhixuyaoyigezhouqijiukeyiwanchengfangwenhecaozuo。erqitadanpianjichangxuyaolianggehuolianggeyishangdezhouqicainenggaibianjicunqideneirong。shangshugexiang
，jiushiPIC係列單片機能做到指令總數少
，且大都為單周期指令的重要原因。

AVR係列單片機

AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發出的增強型內置Flash的RISC（ReducedInstructionSetCPU）精簡指令集高速8位單片機。AVR的單片機可以廣泛應用於計算機外部設備
、工業實時控製、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。

①AVR單片機的優勢及特點

a有功能強大的定時器/計數器及通訊接口。定時/計數器T/C有8位和16位，可用作比較器。計數器外部中斷和PWM（也可用作D/A）用於控製輸出，某些型號的AVR單片機有3～4個PWM，是作電機無級調速的理想器件。AVR單片機有串行異步通訊UART接口，不占用定時器和SPI同步傳輸功能，因其具有高速特性，故可以工作在一般標準整數頻率下

，而波特率可達576K。

bAVR單片機易於入手
、便於升級、費用低廉。單片機初學者隻需一條ISP下載線，把編輯、調試通過的軟件程序直接在線寫入AVR單片機，即可以開發AVR單片機係列中的各種封裝的器件。AVR單片機因此在業界號稱“一線打天下”。AVR程序寫入是直接在電路板上進行程序修改
、燒錄等操作，這樣便於產品升級。AVR單片機可使用ISP在線下載編程方式（即把PC機上編譯好的程序寫到單片機的程序存儲器中），不需購買仿真器
、編程器、擦抹器和芯片適配器等，即可進行所有AVR單片機的開發應用，這可節省很多開發費用。程序存儲器擦寫可達10000次以上
，不會產生報廢品。

cI/O口功能強，具有A/D轉換等電路。AVR單片機的I/O口是真正的I/O口
，能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。工業級產品，具有大電流（灌電流）10mA～40mA，可直接驅動可控矽SSR或繼電器
，節省了外圍驅動器件。AVR單片機內帶模擬比較器，I/O口可用作A/D轉換，可組成廉價的A/D轉換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。部分AVR單片機可組成零外設元件單片機係統


，使該類單片機無外加元器件即可工作
，簡單方便，成本又低。AVR單片機可重設啟動複位，以提高單片機工作的可靠性。有看門狗定時器實行安全保護，可防止程序走亂（飛），提高了產品的抗幹擾能力。

d高速、低耗、保密。首先
，AVR單片機是高速嵌入式單片機：AVRdanpianjijuyouyuquzhilinggongneng
，jizaizhixingyitiaozhilingshi

，yuxianbaxiayitiaozhilingqujinlai
，shidezhilingkeyizaiyigeshizhongzhouqineizhixing。duoleijiaqixing，shujuchulisudukuai。AVR單片機具有32個通用工作寄存器，相當於有32條立交橋
，可以快速通行。中斷響應速度快。AVR單片機有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應中斷。AVR單片機耗能低。對於典型功耗情況，WDT關閉時為100nA
，更適用於電池供電的應用設備。有的器件最低1.8V即可工作。AVR單片機保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖LockBit技術
，保密位單元深藏於芯片內部
，無法用電子顯微鏡看到。

②AVR8-BitMCU的最大特點

與其它8-BitMCU相比，AVR8-BitMCU最大的特點是：

哈佛結構，具備1MIPS/MHz的高速運行處理能力
；

超功能精簡指令集（RISC）

，具有32個通用工作寄存器，克服了如8051MCU采用單一ACC進行處理造成的瓶頸現象


；

快速的存取寄存器組、單周期指令係統

，大大優化了目標代碼的大小
、執行效率
，部分型號FLASH非常大
，特別適用於使用高級語言進行開發
；

作輸出時與PIC的HI/LOW相同，可輸出40mA（單一輸出），作輸入時可設置為三態高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA-20mA灌電流的能力；

片內集成多種頻率的RC振蕩器
、上電自動複位、看門狗、啟動延時等功能
，外圍電路更加簡單，係統更加穩定可靠；

大部分AVR片上資源豐富：帶E2PROM，PWM
，RTC，SPI，UART，TWI
，ISP
，AD，AnalogComparator，WDT等；

大部分AVR除了有ISP功能外，還有IAP功能，方便升級或銷毀應用程序。
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16-BIT單片機

16位單片機是在1983年以後發展起來的。這類單片機的特點是：CPU是16位的，運算速度普遍高於8位機，有的單片機的尋址能力高達1MB，片內含有A/D和D/A轉換電路，支持高級語言。這類單片機主要用於過程控製
、智能儀表

、家用電器以及作為計算機外部設備的控製器等。典型產品有Intel公司的MCS-96/98係列、Motorola公司的M68HC16係列、NS公司的783××係列、TI公司的MSP430係列等等。

其中，以MSP430係列最為突出。它采用了精簡指令集（RISC）結構

，具有豐富的尋址方式（7種源操作數尋址
、4種目的操作數尋址）、簡潔的27條內核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速度
，在8MHz晶體驅動下指令周期為125ns。這些特點保證了可編製出高效率的源程序。

在運算速度方麵，MSP430係列單片機能在8MHz晶體的驅動下，實現125ns的指令周期。16位的數據寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現乘加）相配合，能實現數字信號處理的某些算法（如FFT等）。

MSP430係列單片機的中斷源較多，並且可以任意嵌套
，使用時靈活方便。當係統處於省電的備用狀態時，用中斷請求將它喚醒隻用6us。

超低功耗MSP430單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鍾方麵都有其獨到之處。

首先，MSP430係列單片機的電源電壓采用的是1.8~3.6V電壓。因而可使其在1MHz的時鍾條件下運行時，芯片的電流會在200~400uA左右
，時鍾關斷模式的最低功耗隻有0.1uA。

其次
，獨特的時鍾係統設計。在MSP430係列中有兩個不同的係統時鍾係統：基本時鍾係統和鎖頻環（FLL和FLL+）時鍾係統或DCO數字振蕩器時鍾係統。有的使用一個晶體振蕩器（32768Hz），有的使用兩個晶體振蕩器）。由係統時鍾係統產生CPU和各功能所需的時鍾。並且這些時鍾可以在指令的控製下
，打開和關閉
，從而實現對總體功耗的控製。

由於係統運行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在係統中共有一種活動模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0~LPM4）。在等待方式下，耗電為0.7uA
，在節電方式下，最低可達0.1uA。

係統工作穩定上電複位後，首先由DCOCLK啟動CPU，yibaozhengchengxucongzhengquedeweizhikaishizhixing
，baozhengjingtizhendangqiyouzugoudeqizhenjiwendingshijian。ranhouruanjiankeshezhishidangdejicunqidekongzhiweilaiquedingzuihoudexitongshizhongpinlv。ruguojingtizhendangqizaiyongzuoCPU時鍾MCLK時發生故障

，DCO會自動啟動，以保證係統正常工作；如果程序跑飛
，可用看門狗將其複位。

豐富的片上外圍模塊MSP430係列單片機的各成員都集成了較豐富的片內外設。它們分別是看門狗（WDT）、模擬比較器A
、定時器A（Timer_A）、定時器B（Timer_B）
、串口0、1（USART0、1）、硬件乘法器、液晶驅動器

、10位/12位ADC、I2C總線直接數據存取（DMA）、端口O（P0）、端口1~6（P1~P6）、基本定時器（BasicTimer）等的一些外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速複位；模擬比較器進行模擬電壓的比較
，配合定時器，可設計出A/D轉換器；16位定時器（Timer_A和Timer_B）具有捕獲/比較功能
，大量的捕獲/比較寄存器

，可用於事件計數、時序發生、PWM等；有的器件更具有可實現異步
、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現多機通信等應用；具有較多的I/O端口
，最多達6*8條I/O口線
；P0
、P1、P2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12/14位硬件A/D轉換器有較高的轉換速率，最高可達200kbps
，能夠滿足大多數數據采集應用；能直接驅動液晶多達160段

；實現兩路的12位D/A轉換；硬件I2C串行總線接口實現存儲器串行擴展；以及為了增加數據傳輸速度，而采用直接數據傳輸（DMA）模塊。MSP430係列單片機的這些片內外設為係統的單片解決方案提供了極大的方便。

方便高效的開發環境目前MSP430係列有OPT型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開發手段不同。對於OPT型和ROM型的器件是使用仿真器開發成功之後在燒寫或掩膜芯片
；對於FLASH型則有十分方便的開發調試環境
，因為器件片內有JTAG調試接口

，還有可電擦寫的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH內
，再在器件內通過軟件控製程序的運行，由JTAG接口讀取片內信息供設計者調試使用的方法進行開發。這種方式隻需要一台PC機和一個JTAG調試器，而不需要仿真器和編程器。開發語言有彙編語言和C語言。

MSP430單片機目前主要以FLASH型為主。

32-BIT單片機

32位單片機的字長為32位
，是單片機的頂級產品，具有極高的運算速度。近年來
，隨著家用電子係統的新發展，32位單片機的市場前景看好。

繼16位單片機出現後不久
，幾大公司先後推出了代表當前最高性能和技術水平的32位單片微機係列。32位單片機具有極高的集成度
，內部采用新穎的RISC（精簡指令係統計算機）結構，CPU可與其他微控製器兼容，主頻頻率可達33MHz以上，指令係統進一步優化，運算速度可動態改變
，設有高級語言編譯器，具有性能強大的中斷控製係統、定時/事件控製係統、同步/異步通信控製係統。代表產品有Intel公司的MCS-80960係列、Motorola公司的M68300係列、Hitachi公司的SuperH（簡稱SH）係列等等。

這類單片機主要應用於汽車
、航空航天
、高級機器人、軍事裝備等方麵。它代表著51
、PIC、AVR、16、32-BIT係列單片機區別與特點

單片機發展中的高、新技術水平。

ARM在32位MCU中的主流地位是毫無疑問的。ARM公司於1991年成立於英國劍橋
，主要出售芯片設計技術的授權。目前，采用ARM技術智能財產（IP）核心的處理器，即我們通常所說的ARM處理器

，已遍及工業控製、消費類電子產品
、通信係統
、網絡係統、無線係統等各類產品市場，基於ARM技術的處理器應用約占據了32位RISC微處理器75％以上的市場，ARM技術不止逐步滲入到我們生活的各個方麵
，我們甚至可以說

，ARM於人類的生活環境中



，已經是不可或缺的一環。

目前市麵上常見的ARM處理器架構，可分為ARM7
、ARM9以及ARM11，新推出的Cortex係列尚在進行開發驗證，市麵上還未有相關產品推出。ARM也是嵌入式處理器中首先推出多核心架構的廠商。

ARM首個多核心架構為ARM11MPCore
，架構於原先的ARM11處理器核心之上。ARM11核心是發布於2002年10月份
，為了進一步提升效能，其管線長度擴展到8階



，處理單元則增加為預取、譯碼
、發送
、轉換／MAC1、執行／MAC2
、內存存取／MAC3和寫入等八個單元，體係上屬於ARMV6指令集架構。ARM11采用當時最先進的0.13μm製造製程，運行頻率最高可達500到700MHz。如果采用90nm製程，ARM11核心的工作頻率能夠輕鬆達到1GHz以上—對於嵌入式處理器來說

，這顯然是個相當驚人的程度
，不過顯然1GHz在ARM11體係中不算是個均衡的設定，因此幾乎沒有廠商推出達到1GHz的ARM11架構處理器。

ARM11的邏輯核心也經過大量的改進，其中最重要的當屬“靜／動態組合轉換的預測功能”。ARM11的執行單元包含一個64位、4種(zhong)狀(zhuang)態(tai)的(de)地(di)址(zhi)轉(zhuan)換(huan)緩(huan)衝(chong)，它(ta)主(zhu)要(yao)用(yong)來(lai)儲(chu)存(cun)最(zui)近(jin)使(shi)用(yong)過(guo)的(de)轉(zhuan)換(huan)地(di)址(zhi)。當(dang)采(cai)用(yong)動(dong)態(tai)轉(zhuan)換(huan)預(yu)測(ce)機(ji)製(zhi)而(er)無(wu)法(fa)在(zai)尋(xun)址(zhi)緩(huan)衝(chong)內(nei)找(zhao)到(dao)正(zheng)確(que)的(de)地(di)址(zhi)時(shi)，靜(jing)態(tai)轉(zhuan)換(huan)預(yu)測(ce)功(gong)能(neng)就(jiu)會(hui)立(li)刻(ke)接(jie)替(ti)它(ta)的(de)位(wei)置(zhi)。在(zai)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)中(zhong)，單(dan)純(chun)采(cai)用(yong)動(dong)態(tai)預(yu)測(ce)的(de)準(zhun)確(que)率(lv)為(wei)88％
，單純采用靜態預測機製的準確率隻有77％，而ARM11的靜／動態預測組合機製可實現92％的高準確率。

針對高時脈速度帶來功耗增加的問題，ARM11采用一項名為“IEM（IntelligentEnergyManager）”的智能電源管理技術
，該技術可根據任務負荷情況動態調節處理器的電壓，進而有效降低自身的功耗。這一係列改進讓ARM11的功耗效能比得以繼續提高，平均每MHz隻需消耗0.6mW（有快取時為0.8mW）的電力
，處理器的最高效能可達到660DhrystoneMIPS，遠超過上一代產品。

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