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由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的处理器发展而来。早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的8080是早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。其中成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的单片机，直到基于8031的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机和处理器的发展便分道扬镳。
SoC嵌入式系统(System on Chip）式的立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的大化解决，因此，单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器 ）其中4004包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，初售价为200美元。
主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。
1975年4月，MITS发布个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上台微型计算机。
1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。
单片机发展的初级阶段。 1971年11月Intel公司设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel 4004, 并配有RAM、 ROM和移位寄存器, 构成了台MCS—4微处理器, 而后又推出了8位微处理器Intel 8008, 以及其它各公司相继推出的8位微处理器。
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