空气微处理器功能应用

这种空气处理器的功能远不止运算数据这么简单。它对一些尖端实验室芯片的改进也很有帮助。改进后的芯片将能够自动完成一系列复杂的化学任务，或者对疾病和DNA进行测试，以及一些其他的实验室工作。

已经有许多微流控系统采用了气动阀来控制液流，因为使用气动控制电路要相对简单省钱。虽然该设备要求芯片外的环境必须是真空的，但该微处理器的体积非常小，所需真空环境是可通过手泵来获得。

除了标准电子计算机，人类还没有其他更快捷的方法进行运算(除了一种用大肠杆菌进行运行的概念计算机之外)。不过美国科学家发明了一种新型的微处理器，该处理器仅通过空气的进出就可以实现数据的运算。这种运算方法是由美国密歇根大学安娜堡分校的李明松(Minsoung Rhee，音译)和马克·伯恩斯(Mark Burns)发明的。整个微型处理器由很多复杂的路线和阀门组成。

两位研究人员运用这种方式得到了多种的逻辑门、触发器和移位寄存器。他们将这些关联在一起，最终发明了这种由空气控制的8位微处理器。这种微机能处理的最长离散数据为8位二进制数，和上个世纪80年代使用的处理器很类似(如Nintendo娱乐系统)。

马克·伯恩斯也指出，这种新型的微流体装置还没有应用到实际生活中，因为整个项目需要大量的资金，而且一些芯片和元件非常昂贵。虽然采用逻辑电路可以降低运行成本，但是大多数微流体装置时不带电子元件的，而在设备上安装标准的电子阀又需要使用全新的制造工艺。

英国伦敦帝国学院微流体专家安德鲁·德梅洛(Andrew de Mello)认为，对于发展中国家而言，简易操作法可让微流控设备更加实用。他表示:真空可通过手泵产生，表明这些设备的功率很低，适宜偏远地区使用。

微处理器一般由下列部件组成:

算术逻辑单元(ALU，Arithmetic Logical Unit);累加器和通用寄存器组;程序计数器(也叫指令指标器);时序和控制逻辑部件;数据与地址锁存器/缓冲器;内部总线。

算术逻辑单元ALU主要完成算术运算(+、-、×、÷、比较)和各种逻辑运算(与、或、非、异或、移位)等操作。ALU是组合电路，本身无寄存操作数的功能，因而必须有保存操作数的两个寄存器:暂存器TMP和累加器AC()，累加器既向ALU提供操作数，又接收ALU的运算结果。

寄存器阵列实际上相当于微处理器内部的RAM，它包括通用寄存器组和专用寄存器组两部分，通用寄存器(A，B，C，D)用来存放参加运算的数据、中间结果或地址。它们一般均可作为两个8位的寄存器来使用。处理器内部有了这些寄存器之后，就可避免频繁地访问存储器，可缩短指令长度和指令执行时间，提高机器的运行速度，也给编程带来方便。专用寄存器包括程序计数器PC()、堆栈指示器SP()和标志寄存器FR()，它们的作用是固定的，用来存放地址或地址基值。其中:

A)程序计数器PC用来存放下一条要执行的指令地址，因而它控制着程序的执行顺序。在顺序执行指令的条件下，每取出指令的一个字节，PC的内容自动加1。当程序发生转移时，就必须把新的指令地址(目标地址)装入PC，这通常由转移指令来实现。

B)堆栈指示器SP用来存放栈顶地址。堆栈是存储器中的一个特定区域。它按"后进先出"方式工作，当新的数据压入堆栈时，栈中原存信息不变，只改变栈顶位置，当数据从栈弹出时，弹出的是栈顶位置的数据，弹出后自动调正栈顶位置。也就是说，数据在进行压栈、出栈操作时，总是在栈顶进行。堆栈一旦初始化(即确定了栈底在内存中的位置)后，SP的内容(即栈顶位置)使由CPU自动管理

C)标志寄存器也称程序状态字(PSW)寄存器，用来存放算术、逻辑运算指令执行后的结果特征，如结果为0时，产生进位或溢出标志等。

定时与控制逻辑是微处理器的核心控制部件，负责对整个计算机进行控制、包括从存储器中取指令，分析指令(即指令译码)确定指令操作和操作数地址，取操作数，执行指令规定的操作，送运算结果到存储器或I/O端口等。它还向微机的其它各部件发出相应的控制信号，使CPU内、外各部件间协调工作。

内部总线用来连接微处理器的各功能部件并传送微处理器内部的数据和控制信号。必须指出，微处理器本身并不能单独构成一个独立的工作系统，也不能独立地执行程序，必须配上存储器、输入输出设备构成一个完整的微型计算机后才能独立工作。