单片机的前世今生

很久以前，人类发明了数字。自此，人类社会发生了巨大的变化。有了数字，人们解决了很多问题。在数字的帮助下，人们学会了度量和计算，人们发明了温度计，发明了钟表，发明了直尺，发明了算盘……生活中原本模糊的概念，变的不再模糊，而是十分精确。1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。第二次工业革命爆发了。在这次工业革命中，电力得到了广泛的应用。之后人们发明了各种电子元器件，特别是电子管、晶体管以及后来集成电路的发明对人类社会产生了巨大的影响。图中给大家展示了一些常见的集成电路芯片。

有句话说，懒人推动社会进步。这句话是有一定道理的。在科技不断发展的过程中，一方面，人们希望制造出一种机器，能帮助我们完成处理现实世界中的各种问题，让我们从重复而繁重的脑力劳动中解放出来；另一方面，往往是在军事上，由于种种原因需要在较短的时间内，完成一些像炮弹轨道计算，密码破译之类的任务，而人类的数字运算能力往往远达不到要求。

最初人们发明了算盘之类的计算工具，又有人发明了一些机械式计算机，通过齿轮传动等原理进行运算。而后，在电子技术飞速发展的情况下，人们发明了电子计算机。早期电子计算机采用大量电子管，十分庞大，需要消耗很多电量，操作也非常复杂。如1946年发明的“埃尼阿克”电子计算机，占地面积170平方米，重达30吨，耗电量高达150千瓦，而运算能力却远不及今天智能手机的CPU，尽管如此，它已经比当时的继电器计算机快一千倍。而随着晶体管、集成电路的出现，计算机技术以惊人的速度发展着，到今天各种计算机设备随处可见，甚至我们很多人每天的生活和工作都已经离不开计算机。

帕斯卡和他的齿轮式加法器

数字计算机发明之前，电子计算机都是模拟计算机。模拟计算机通过内部电子器件的电压、电流大小等来表示一个数字或物理量，进行处理。这种计算机处理问题的精度差，而且结构复杂，也很容易受外界干扰。于是后来人们发明了数字计算机。数字计算机把外界的各种信息转换成数字，然后对数字进行运算，最终得到一个确定的结果。我们人类使用的数字一般为十进制，这是因为我们有十个手指。但是由于很多电子器件都只有两种确定的状态，比如开关的开和关，灯的亮和灭，于是数字计算机使用的是二进制的数字，通过控制器件的开和关来表示数字“1”和“0”，实现各种功能。由于它没有模拟计算机的那些缺陷，发展十分迅速，成为今天计算机的主流。

在计算机发展的同时，另一种大家相对陌生的东西也在悄悄发展着。在1971年，全球第一个计算机微处理器4004由美国Intel公司推出的同时，一种称之为单片机的技术也逐渐发展并得到广泛应用。单片机全称单片微型计算机，又称为微型控制器，英文名MCU(Micro Control Unit)，可以理解为精简版的计算机。单片机相当于将计算机中的各个主要部件，CPU、存储器、IO口、中断系统等封装在一个集成电路芯片中。

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