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过去的微处理器主频大多比较低，不断提高主频、降低线宽、采用超流水、多发射等技术是提高处理器性能的主要设计方法，处理器主频高低几乎成为微处理器性能强弱的代名词。随着主频持续增长在物理设计上出现了一些困难。特别是处理器性能增长速度远低于处理器主频的增长速度。以Intel公司微处理器发展历史为例，从I486发展到Pentium 4，处理器主频增长了15倍，但性能才提高5倍。另外传统的提方法易导致芯片面积增大、功耗过大、晶体管数量过多等一系列问题。随着处理器设计技术和生产工艺的发展，处理器突破性的性能提升还依赖处理器的结构更新。
功耗过高可以说是目前X86处理器所遇到的大问题。Pre Scott核心的Pentium 4处理器功耗突破100瓦大关，而Pentium 4 600系列更将达到130瓦的惊人水平，这不仅仅意味着大量的能源消耗，系统稳定性也成问题。
然而，CPU所消耗的这些能源绝大多数都没有得到利用，其有效利用率竟然只有0.1%的低水平。在去年2月份召开的“国际固态电路年会”上，与会对此问题提出许多积极的意见。
其中，东京大学的Takayasau Sakurai在会上发表一项电压和频率缩放技术，该技术可根据软件的负载情况来直接调整晶体管的阂值电压，如果系统执行的是需要大量计算的任务，处理器便会以快的时钟频率和高的电压运行。如果该技术能被未来的微处理器所采纳，能源浪费现象将可得到很大程度的缓解。
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动电话等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机床、导弹制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智能设备的关键部件。国际上的速巨型计算机、大型计算机等计算系统也都采用大量的通用微处理器建造。 [1]
低性能单片机阶段。 以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表, 采用将8位CPU、 8位并行I/O接口、8位定时/计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片结构, 虽然其寻址范围有限（不大于4 KB）, 也没有串行I/O, RAM、 ROM容量小, 中断系统也较简单, 但功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等的需要。
单片机按应用范围又可分成通用型和型。型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。在通用型的单片机中，又可按字长分为4位、8位、16/32位，虽然计算机的微处理器现在几乎是32/64位的天下，8位、16位的微处理器已趋于萎缩，但单片机情况却不同，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16/32位，而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用广的单片机。
MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，外接EPROM才能应用（典型芯片为8031）。带片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型（典型芯片为87C51）、MASK片内掩模ROM型（典型芯片为8051）、片内FLASH型（典型芯片为89C51）等类型，一些公司还推出带有片内一次性可编程ROM（One Time Programming, OTP)的芯片（典型芯片为97C51)。MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FLASH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
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