Memória mikrokontroller szervezése

I / O portok

Időzítők számlálók

Megszakít

Analóg-digitális átalakító

Kommunikációs interfészek

• Univerzális szinkron aszinkron usart adó-vevő

Videó tanfolyam mikrokontrollerek programozásához STM32

Mikroprocesszoregy szoftver és ellenőrzött eszköz, amely végrehajtja a digitális információ feldolgozási folyamatot és az ellenőrzést. A mikroprocesszort nagy (BIS) vagy szuper-nagy (SBI) integrált chipként hajtják végre. A mikroprocesszor különböző célokra végzi a processzor szerepét a digitális rendszerekben.

A mikroprocesszor fő jellemzője a munka logikájának programozásának lehetősége.

Microcontroller (MCU) - Az elektronikus eszközök vezérlésére tervezett mikrocircuit. A tipikus mikrokontroller ötvözi a processzor funkcióit és perifériás eszközöktartalmazhat RAM és ROM-t. Lényegében ez egy litthikus számítógép, amely képes teljesíteni egyszerű feladatok. Egy teljes készlet helyett egy teljes készlet helyett, mint a személyi számítógépeken használt hagyományos processzorok esetében, jelentősen csökkenti a mikrokontrollerek alapján épített eszközök méretét, energiafogyasztását és költségét.

Mikroprocesszoros rendszer (MPS) Ez egy funkcionálisan kitöltött termék, amely egy vagy több eszközből áll, főként mikroprocesszor: mikroprocesszor és / vagy mikrokontroller.

Mikroprocesszoros eszköz (MPU) egy funkcionális és konstruktív befejezett termék, amely több mikrokirkóból áll, amely mikroprocesszort tartalmaz; Célja, hogy végezzen egy adott funkciókat: átvétel, feldolgozás, átvitel, információ konverzió és ellenőrzés.

A mikroprocesszoros rendszerek fő előnyei A "kemény logika" digitális rendszereihez képest.

• Multifunkcionalitás: nagy mennyiség A funkciók megvalósíthatók egy elem adatbázisban.
• Rugalmasság: A mikroprocesszoros program korrekciójának és módosításának lehetősége különböző módok Rendszer működik.
• Kompaktság: A chip miniatűr dimenziói és a "merev logika" megvalósításához képest csökkenti mennyiségét csökkenti az eszköz méreteinek csökkentését.
• Növelt zajmennyiség: kevesebb kötővezeték hozzájárul az eszköz megbízhatóságának javításához.
• Teljesítmény: A nagy működési frekvenciák és összetettebb információfeldolgozó algoritmusok alkalmazása.
• Információvédelem: A mikroprocesszor program megóvásának képessége lehetővé teszi a szerzői jogi fejlesztők védelmét.

Bár a mikroprocesszor egy univerzális eszköz a digitális információfeldolgozáshoz, azonban a külön alkalmazások a szerkezetük és az építészet egyes speciális változatainak végrehajtását igénylik. Ezért két osztályt a funkcionális jelzéssel osztanak ki: mikroprocesszorok Általános rendeltetésű és speciális mikroprocesszorok. A speciális mikroprocesszorok közül a mikrokontrollerek közül a legszélesebb körben elterjedt, a különböző objektumok vezérlési funkcióinak elvégzésére, valamint a digitális jelfeldolgozók (DSP-digitális jelfeldolgozó), amelyek a szükséges konverziót biztosító eljárások végrehajtására összpontosítják analóg jelekdigitális formában.

A mikrokontrollerekben jelen lévő perifériák hiányos listája a következőket tartalmazza:

• különböző I / O interfészek, például UART, I²C, SPI, CAN, USB, Ethernet;
• analóg-digitális és digitális analóg átalakítók;
• komparátorok;
• latitudinális és impulzus modulátorok;
• időzítők számlálók;
• Órafrekvenciás generátor;
• a kijelzők és billentyűzetek vezérlők;
• integrált flash memória tömbök.

A mikroprocesszor és a perifériás eszközök kristályának elhelyezése a mérnökök M. Kochen és G. Bun, Texas Instruments alkalmazottai. Az első mikrokontroller a Texas Instruments 4 bites TMS1000 volt, amely a RAM (32 bájt), ROM (1 KB), az órát és az I / O támogatást tartalmazta. 1972-ben kiadott, új módja volt, hogy új utasításokat adjon hozzá új utasítások hozzáadásához.

1976-ban (5 évvel az első mikroprocesszor létrehozása után) az első mikrokontroller megjelent intel, A központi processzor mellett 1 kilobájt memória memória program, 64 adatmemória bájt, két nyolc bites időzítő, óra generátor és 27 I / O port. A 8048-as család mikrokontrollerjeit a Magnavox Odyssey Game Console Console Prefixben használták az első IBM PC billentyűzeten és számos más eszközben.

Ma nagy gyártók A mikrokontrollereket az Atsal, a Microchip, az ST Mikroelektronika, a Texas Instruments, a Freescale Semiconductor, NXP stb.

Mikrokontroller - Ez egy speciális mikrocirkó, amely különböző elektronikus eszközök vezérlésére szolgál. A mikrokontrollerek először ugyanabban az évben jelentek meg, mint a teljes mikroprocesszorok (1971).

A mikrokontroller-fejlesztők szellemes ötlethez jöttek létre - kombinálják a processzort, a memóriát, a romot és a perifériát egy esetben, kívülről a szokásos chiphez. Azóta a mikrokontrollerek gyártása évente többször magasabb, mint a processzorok gyártása, és a szükségességük nem csökken.

A mikrokontrollerek tucatnyi céget termelnek, és nem csak a modern 32 bites mikrokontrollereket, hanem 16, és akár 8 bites (I8051 és analógok) is előállítottak. Minden családban gyakran találsz majdnem ugyanazokat a modelleket, amelyek különböznek a CPU sebességében és a memória mennyiségében.

A mikrokontrollerek általában nem működnek egyedül, de zökkenőmentesek, ahol a képernyők, a billentyűzet bemenetek csatlakoztatva vannak, különböző érzékelők stb.

A mikrokontroller szoftver vonzza azoknak a figyelmet, akik szeretik a "Chase biteket", mivel általában a mikrokontrollerek memóriája 2 és 128 KB között van. Ha kevesebb, írjon az összeszerelőre vagy a forte-re, ha van lehetőség, a Beysik, Pascal, de leginkább - Si speciális verzióit használja. Mielőtt végül programozza a mikrokontrollert, az emulátorok - szoftverek vagy hardverek tesztelve.

A kérdés merülhet fel: mikroprocesszor és egy mikrokontroller csak egy másik név ugyanazon eszköz, vagy ugyanaz a különböző dolgok?

Mikroprocesszor Ez egy központi eszköz bármely számítógép, amelyet integrált technológia készített. Maga a név azt sugallja, hogy ez az előforduló számítási folyamatok. Annak érdekében, hogy a számítógép belőle, még akkor is, ha nem túl modern és erős (emlékezzen a rádió 86 vagy a Sinclair amatőr struktúráira), azt külső eszközökkel kell kiegészíteni. Először is, ez a RAM és a portok az információ kimenetének beírásához.

A mikrokontroller processzorral, RAM-vel, memória memóriával rendelkezik, és ezen kívül egy olyan perifériás eszközkészlet, amely a processzort teljes körű számítógépre konvertálja. A szovjet idők régi terminológiája szerint az ilyen eszközöket egykristályos mikro számítógépnek hívták. De a szovjet számítástechnikai technika, mint tudod, egy zsákutcába ment, és vele és OmeV.

A tengerentúli számítástechnikai technika még mindig nem állt, így az OMES vezérlőként (az angolul. Vezérlés - kezelés, ellenőrzés). És valójában a vezérlők nagyon alkalmasak a különböző technikák kezelésére, még csaknem nagyon nehéz.

A mikrokontroller már nem processzor, de nem számítógép.

Az egyes számítógépekben meglévő központi processzor a fő számológép. Bár a számítógép nem kizárólag a számítástechnikai terhelésre szolgál, a processzor a fejelemben van. De nem csak a számítógép rendelkezik processzorral.

Ha gondolsz, és nézd meg, akkor megtalálja, hogy a feldolgozók a legtöbb háztartási készülékben használják. Csak olyan feldolgozók vannak mind a számítógépen, de mikroprocesszorok és akár mikrokontrollerek is.

Tehát mi a mikrokontroller, és mi különbözik a tényleges processzortól, vagy teljesen más elektronikus alkatrészek?

Nagy integrált zsetonok vagy zsetonok nagyfokú integrációval és processzorokkal. A mikroprocesszorok lényegében ugyanazok a processzorok, de a "mikro" előtag miatt meghatározzák a lényegét, hogy miniatűrik a "nagy" fickó. Történelmi idejében a méreteivel rendelkező processzor nem tudott egy szobát, alkalmas arra, hogy makro-processzorok által kihalt dinoszauruszokként hívják őket, hogy valahogy korszerűsödjenek egy modern elektronikai koncepcióban.

A méretekben csökkentett, és az elrendezett processzor kevesebb helyet foglal el, és egy kompaktabb termékbe helyezhető, ez egy mikroprocesszor. De maga a processzor kevéssé képes, kivéve az adatokat a nyilvántartások között, és néhány aritmetikai és logikai akciókat végeznek rájuk.

Annak érdekében, hogy a mikroprocesszor adatokat küldjön a memóriába, ezt a memóriát a kristályon kell jeleníteni, amelyen maga a processzor elem található, vagy csatlakozik a külső RAM-hez, amely külön kristályként vagy modulként készült.

A memória mellett a processzornak kölcsönhatásba kell lépnie a külső eszközökkel - periféria. Ellenkező esetben milyen előnyöket várhatunk a processzor működéséből, az adatok keveréséhez és mozgatásához és itt. A jelentés akkor fordul elő, ha a processzor kölcsönhatásba lép az I / O eszközökkel. A számítógépnek van egy billentyűzete, egér manipulátora és megjelenítő eszközök, mint kijelző, adott esetben a nyomtató, és például a szkenner ismét megadja az információkat.

Az I / O eszközök vezérléséhez a megfelelő pufferrendszerek és elemek biztosan szükségesek. Az általuk alapított interfész az úgynevezett hardver. Az interfészelemekkel való kölcsönhatás módszerei I / O portok, cím dekódolók és gumiabroncs-alakítók jelenlétét tartalmaznak pufferrendszerekkel, a mikroprocesszor terhelésének növelése érdekében.

A processzor integrálása minden szükséges kiegészítő elemgel annak érdekében, hogy ehhez a terméket néhány befejezett konstruktívba öntsük, és mikrokontroller képződéséhez vezet. A mikrokrokiuit vagy a mikrokontroller chip végrehajtja a processzort és az interfész áramköröket egy kristályon.

Egy önellátó chip, amely szinte mindent tartalmaz, elég ahhoz, hogy teljes terméket építsen, és van egy példa egy tipikus mikrokontrollerre. Például a csukló elektronikus óra vagy egy ébresztőóra mikrokontroller belül van, amely végrehajtja az ilyen eszköz összes funkcióját. A különálló perifériás eszközök közvetlenül a mikrokontroller chip lábához kapcsolódnak, vagy további elemeket vagy mikrocirkeket osztanak meg kis vagy közepes integrációval.

A mikrokontrollereket széles körben használják olyan termékekben, amelyek teljes egészében egy miniatűr mikrocirkot tartalmaznak, gyakran mikrokit. Például a "Chip" hitelkártya mikrokontrolleret tartalmaz műanyag alapon. Szintén belül önmagában mikrokontrollert tartalmaz. És a mikrokontrollerek felhasználásának és felhasználásának példái olyan kiterjedtek a modern világban, amely könnyen érzékelhető a vezérlő jelenlétét a gyermekjátékok bármely kevésbé intelligens eszközében vezeték nélküli headset Mobiltelefon.

Gondolj a webhelyünkre is:

Lásd még ezen a témakörben Selivanov Makchima nevelési videó tanfolyamait:

Csirkék azok számára, akik már ismerik az elektronika és a programozás alapjait, akik ismerik az alapvető elektronikus alkatrészeket összegyűjtöttük egyszerű rendszerek, Tudom, hogyan kell tartani a forrasztópadot, és minőségi szintre akar menni, de folyamatosan elhalasztja ezt az átmenetet az új anyag fejlődésének nehézségei miatt.

A kurzus csodálatos, és azok, akik csak a közelmúltban vállalták az első kísérletet a mikrokontrollerek programozásának tanulmányozására, de már készen áll arra, hogy mindent abbahagyja, amit nem működik, vagy nem működik, de nem olyan, mint szüksége (ismerős?!).

A kurzus hasznos lesz, és azok, akik már egyszerűen (és nem túl) a mikrokontrollereken, de rosszul megértik a mikrokontroller működését, és hogyan kölcsönhatásba lépnek a külső eszközökkel.

A kurzus a mikrokontrollerek programozására irányul az SI nyelven. A kurzus megkülönböztető jellemzője a nyelv tanulmánya nagyon mély szinten. A képzés az AVR mikrokontrollerek példáján történik. De elvben alkalmas azok számára, akik más mikrokontrollereket használnak.

A kurzus az elkészített hallgató számára készült. Vagyis a számítástechnika és az elektronika alapjait és a mikrokontrollerek alapjait nem veszik figyelembe. De szükség lenne a tanfolyam elsajátítására, ami minimális ismeretekre van szüksége az AVR mikrokontrollerek programozására bármely nyelven. Az elektronika ismerete kívánatos, de nem kötelező.

A kurzus ideális azok számára, akik csak tanulni kezdtek aVR programozás Mikrokontrollerek a C nyelvben, és szeretnének elmélyíteni tudásukat. Jól illeszkedik azok számára, akik tudják, hogyan kell programozni a mikrokontrollokat más nyelveken. És még mindig alkalmas olyan rendes programozókra, akik a C nyelven szeretnék elmélyíteni tudást.

Ez a kurzus azok számára, akik nem akarják korlátozni a fejlődésüket egyszerű vagy kész példák. A kurzus tökéletes azok számára, akik fontosak olyan érdekes eszközök létrehozásához, amelyek teljes mértékben megértik, hogyan működnek. A kurzus jól illeszkedik azok számára, akik már ismerik a mikrokontrollerek programozását az SI nyelven és azoknak, akik régóta programozták őket.

A kurzus folyamata elsősorban a használat gyakorlatára koncentrál. A következő témakörök tekintendők: rádiófrekvenciás azonosítás, hang lejátszás, vezeték nélküli adatcsere, színes TFT kijelzőkkel dolgozik, érintőkijelző, dolgozzon a fájlrendszer Kövér SD kártya.

A 20. század 70-es években a tudósok forradalmi elképzelést terjesztettek elő egy mikroprocesszor létrehozására, a "megértése" csak a lehető legkisebb számú csapat.

A RISC processzor (csökkentett utasításkészlet, csökkentett számítógépes számítógép) tervét az Egyesült Államokban és Anglia 70-es években végzett programozók által az Egyesült Államokban és Anglia 70-es években végzett programozók gyakoriságának gyakorlati kutatása alapján született. Közvetlen eredményük a híres "80/20" szabály: a tipikus alkalmazáskód 80% -ában a teljes rendelkezésre álló készlet legegyszerűbb gépiparancsok 20% -át használják.

Az első "REAL" RISC processzor 31 csapattal jött létre David Patterson irányítása alatt a Berkeley-i Egyetemen, majd követi a processzort 39 csapatkészletével. 20-50 ezer tranzisztort tartalmaztak. Patterson gyümölcsei a Sun Microsystems céget használták, amely a SPARC architektúrát 75 csapatával fejlesztette ki a 70-es évek végén. 1981-ben az MIPS projekt a RISC processzor felszabadítására 39 csapat kezdődött Stanford Egyetemen. Ennek eredményeképpen a MIPS Computer Corporation az 1980-as évek közepén alakult, és a következő processzor 74 csapat volt.

Egy független IDC cég szerint 1992-ben a SPARC architektúra elfoglalta a piac 56% -át, majd követte az MIPS-15% -ot és a PA-RISC-t - 12,2%

Körülbelül ugyanakkor az Intel 80386-ot, a legfrissebb "igaz" Cisc-feldolgozókat fejlesztette ki az IA-32 családban. Az utóbbi időben a teljesítményt csak a processzor architektúrájának komplexázzák: a 16 bites, 32 bites, további hardverkomponensekké vált, és számos új parancsot adtak hozzá.

A RISC-feldolgozók főbb jellemzői:

Egy rövidített parancsok (80-150 parancs).

A legtöbb csapat 1 tapintat végez.

Számos általános célú regiszter.

Merev többlépcsős szállítószalagok jelenléte.

Minden parancsnak egyszerű formátumú, és kevés címezési módszert használnak.

Egy tágas külön gyorsítótár jelenléte.

Optimalizálási fordítók optimalizálása, amelyek elemzik a forráskódot, és részben megváltoztatják a parancsok sorrendjét.

A 3. generáció RISC-feldolgozói

A legnagyobb RISC processzorfejlesztőknek napsistystems (SPARC architecture - ultra sparc), IBM (Power multi-chisty processzorok, egy-chip PowerPC - PowerPC 620), digitális berendezések (alfa-alpha 21164), MIPS Technologies (RXX00 - R 100 000) család), és Hewlett-Packard (PA-RISC - PA-8000 architektúra).

Minden harmadik generációs RISC processzorok:

64 bites bit és szuperkalis (nem kevesebb, mint 4 csapata);

beépített szállítószalagok lebegőpontos aritmetikai;

van többszintű gyorsítótár memória. A legtöbb RISC processzorok gyorsítót pre-dekódolt parancsokat kapnak;

cMOS-technológiában gyártják, 4 réteg metallizációs réteggel.

Az adatok feldolgozásához az ágak dinamikus előrejelzésére szolgáló algoritmust alkalmazzák, és a regiszterek átruházási módját alkalmazzák, amely lehetővé teszi a parancsok rendkívüli végrehajtását.

A RISC-feldolgozók teljesítményének növekedését a kristályrendszer órafrekvenciájának és szövődményének növelésével érik el. Az első irányú képviselők a vállalat alfa-feldolgozói, a legnehezebb maradványok Hewlett-Packard processzorok.

A RISC architektúrában lévő gépparancsok halmazának csökkentése lehetővé tette számos általános célú nyilvántartást a számítástechnikai magkristályba. Az általános célú nyilvántartások számának növelése lehetővé tette a lassú RAM-hoz való hozzáférés minimalizálását, így a RAM-ot csak a RAM-ba dolgozni, hogy a RAM-ból származó adatokat regisztráljon és rekord adatokat regisztráljon RAM-ból, az összes többi gépparancsot a céljairól.

A RISC architektúra fő előnyei a következő tulajdonságok:

Számos általános célú nyilvántartás.

Az összes mikroeráció univerzális formátuma.

Egyenlő idő az összes gépparancsok elvégzéséhez.

Az adatátvitel szinte minden tranzakcióját az útvonalnyilvántartásban - nyilvántartásban végzik.

Az összes gépparancsok végrehajtásának egyenletes ideje lehetővé teszi, hogy feldolgozza a parancsnoki utasítások áramlását a szállítószalag elvén, azaz. A hardver alkatrészek szinkronizálása történik, figyelembe véve az ellenőrzés szekvenciális továbbítását egy hardverblokkról a másikra.

Hardverblokkok a RISC építészetben:

Az utasításgyűjtő egység a következő komponenseket tartalmazza: utasításmintaegység az utasítások memóriájából, utasítások nyilvántartása, ahol az utasítás a minta és az utasítás dekódoló egység után kerül elhelyezésre. Ezt a szakaszot az utasítás mintavételi szakasznak nevezik.

Általános célú nyilvántartások a regisztervezérlő blokkokkal összefüggésben a szállítószalag második szakaszát alkotják, amely felelős az utasítások olvasásáért. Az operandok az utasításokban vagy az általános célú nyilvántartások egyikében tárolhatók. Ezt a szakaszot az operandmintavételi lépésnek nevezik.

Az aritmetikai logikai eszköz, és ha ez az architektúra megvalósul, az akkumulátor, a vezérlő logikával együtt, amely az utasítások nyilvántartásának tartalmán alapul, meghatározza a mikrohálózat típusát. Az utasítások nyilvántartásán kívül egy adatforrás lehet egy parancssor, amikor feltételes vagy feltétel nélküli átmeneti mikro-műveleteket végez. Ezt a szakaszot a szállítószalag végrehajtó szakaszának nevezik.

Az általános célú nyilvántartások, a rekord logika és néha a RAM-ból az adattárolási szintet alkotják. Ebben a szakaszban az utasítások eredményeit általános célú regiszterekben vagy a fő memóriában rögzítik.

Azonban a RISC architektúra fejlesztése, az Intel X86 architektúra, amelyet a CISC architektúra elvén tettek, a Microprocessors de facto ipari színvonala volt. Az Intel X86 architektúra alatt írt nagyszámú program jelenléte lehetetlen tömeges számítógépes átmenetet hajtott végre a RISC architektúrájára. Emiatt a RISC architektúra használatának fő területe mikrokontrollerek volt, mivel nem voltak kötve a meglévő szoftverekhez. Ezenkívül az IBM által vezetett EMM gyártók is elkezdték termelni a RISC architektúrája által épített számítógépeket, azonban az Intel X86 és a RISC architektúra közötti szoftver összeegyeztethetetlensége nagyrészt korlátozta az utóbbi terjedését.

Azonban a RISC architektúrájának előnyei olyan jelentősek voltak, hogy a mérnökök úgy találták, hogy a RISC architektúra által készített számológépekhez tartozó módja annak, hogy ne tegye meg a létező szoftvert. Az Intel X86 architektúrát támogató rendszermagot a RISC architektúrája a multicarone szállítószalagfeldolgozás támogatja. A mikroprocesszor az Intel X86 bemeneti utasításokat kapja, és több (legfeljebb 4) RISC utasítással helyettesíti.

Így az Intel 486dx-szel kezdődő legmodernebb mikroprocesszorok magjai RISC architektúra készülnek a külső Intel X86 interfész támogatására. Ezenkívül a mikrokontrollerek túlnyomó többsége, valamint néhány mikroprocesszorok gyártják a RISC építészet.

A modern RISC processzorban gyakran nem kevesebb, mint 32 regisztert használnak

több mint 100, míg a klasszikus tsmm általában 8-16 általános regiszter

rendeltetési hely. Ennek eredményeként a processzor 20% -30% -ban kevésbé utal

rAM, amely szintén emelt adatfeldolgozási sebességet is. kívül

menni nagyszámú A regiszterek leegyszerűsítik a fordító munkáját a változók alatti nyilvántartások eloszlására. Az integrált áramkör formájában végrehajtott processzor topológiáját egyszerűsítették, a fejlődés időzítése csökkent volt, olcsóbb lett.

A RISC processzorok megjelenése után a hagyományos processzorok érkeztek

a CISC megnevezése - azaz teljes parancssori készlet (teljes utasításkészlet).

Jelenleg a RISC processzorok széles körben elterjedtek. A modern RISC-feldolgozók jellemzőek

következő:

egyszerűsített csoportok;

rögzített hosszúságú és rögzített formátumú parancsokat használnak,

egyszerűen kezelhető módok, amelyek lehetővé teszik a dekódolási parancsok logikájának egyszerűsítését;

a legtöbb parancsot a processzor egy ciklusára végzik;

a modorok logikai végrehajtása a termelékenység növelése érdekében

a hardverre összpontosított, és nem a firmware megvalósítására,

nincs makró makró, amely komplikálja a processzor szerkezetét és

a működésének csökkentett sebessége;

a RAM a műveletekre korlátozódik

adatátvitel;

a feldolgozáshoz általában háromcsillagos csapatot használnak

a dekódolás egyszerűsítése mellett lehetővé teszi a többlet fenntartását

a nyilvántartások változók száma a későbbi újraindításuk nélkül;

létrehozott egy szállítószalagot, amely lehetővé teszi, hogy több közülük feldolgozzák

egyidejűleg;

nagyszámú regiszter jelenléte;

nagysebességű memóriát használt.

A RISC-feldolgozókban a gép parancs megmunkálása oszlik

több lépés, minden szakasz egyéni hardvert szolgálnak fel

alapok és szervezett adatátvitel egy szakaszból a másikra.

Ez a termelékenység növeli azt a tényt, hogy ugyanakkor több parancsot végeznek a szállítószalag különböző szakaszaiban.

A tipikus csapat végrehajtása a következő lépésekre osztható:

a parancsmérő által megadott címben a IF-Mintavétel, a parancs a memóriából kerül kiszámításra;

3) az EX művelet végrehajtása, ha szükséges, hogy a memória - a fizikai cím kiszámítása;

4) fellebbez nekem emlékezetemre;

5) Emlékezz az eredményre WB

A RISC architektúrával rendelkező processzorokban a végrehajtható parancsok készlet minimálisra csökken. A bonyolultabb műveletek megvalósításához a parancsokat kell kombinálnia. Ebben az esetben minden parancs rögzített hosszúságú formátumú (például 12, 14 vagy 16 bit), a memóriából és annak végrehajtásának parancsválasztása egy ciklusban (tapintat) a szinkronizálás során történik. A RISC processzorparancsrendszer magában foglalja az összes processzor regiszter azonos használatának lehetőségét. Ez további rugalmasságot biztosít számos művelet végrehajtásában. Az MK a RISC processzorral AVR AVR AVR, MK Pic16 és Pic17 cégek a mikrochip és mások.

Első pillantásra az MK-vel a RISC processzornak nagyobb teljesítményt kell adnia a Cisc MK-hoz képest, a belső autópálya azonos óriási gyakoriságával. A gyakorlatban azonban a teljesítmény kérdése bonyolultabb és kétértelműbb.

2. ábra

A Harvard architektúrát szinte nem használták a 70-es évek végéig, míg az MK gyártók nem értették, hogy bizonyos előnyöket ad a fejlesztőknek autonóm rendszerek Ellenőrzés.

A tény az, hogy ítélve a tapasztalat az MPS kezelni a különböző tárgyakat, a végrehajtás a legtöbb vezérlő algoritmusok, mint előnye a háttér-Nimanov építészet rugalmasság és sokoldalúság nem fontos. Elemzés valódi programok Management azt mutatta, hogy a szükséges mennyiségű MK adatmemória tárolására használt részeredmények általában egy nagyságrenddel kisebb, mint az előírt program memória. Ilyen körülmények között az egyetlen címterület használata a parancsok formátumának növeléséhez vezetett azáltal, hogy növeli az operarangok kezelésére szolgáló kibocsátások számát. Az elkülönített kis adatok felhasználása az adatmennyiségen keresztül hozzájárult a parancshossz csökkentéséhez, és felgyorsítja az adatmemóriában.

Ezenkívül a Harvard Architecture potenciálisan több magassebesség A program végrehajtása a Neumanovskaya hátteréhez képest a párhuzamos műveletek végrehajtásának lehetősége miatt. A következő parancs kiválasztása egyidejűleg előfordulhat az előzővel, és nincs szükség a processzor leállítására a parancsmintavétel időpontjában. A végrehajtási műveletek ezen módja lehetővé teszi, hogy biztosítsák a különböző parancsok végrehajtását azonos számú órákra, ami lehetővé teszi a ciklusok végrehajtásának és a program kritikus részeit.

A modern 8 bites MK gyártóinak többsége Harvard architektúrát használ. A Harvard architektúrája azonban nem rugalmas ahhoz, hogy bizonyos programi eljárások végrehajtásához. Ezért a különböző architektúrák szerint készült MK összehasonlítását egy adott alkalmazással kapcsolatban kell elvégezni.

Jó nap Kedves Rádió amatőrök!
Üdvözlet az oldalon ""

Mikrokontrollerek

Mikrokontroller (Micro vezérlő egység, MCU) - az elektronikus eszközök vezérlésére tervezett mikrocircuit (Lásd az 1. ábrát). A tipikus mikrokontroller ötvözi a processzor és a perifériás eszközök funkcióit, tartalmazza Oz (Operatív tárolóeszköz) vagy ROM. (Állandó tárolóeszköz). Lényegében ez egy kis számítógép, amely képes bizonyos feladatokat elvégezni.

Egy "erőteljes" számítástechnikai eszköz használata egy modern mikrokontrollerben, amely egyetlen chipre épült, egy teljes készlet helyett, jelentősen csökkenti a bázison létrehozott eszközök méretét, energiafogyasztását és költségét. A mikrokontrollerek szinte minden modern elektronikus eszközben találhatók: mobiltelefonok, Fotó és videó kamerák, számológépek, órák, televíziók, médialejátszók, számítógépek, ipari, autóipari, katonai felszerelés, és még elektromos ketties.

A mai napig számos mikrokontroller van különböző típusok. A fejlesztőknek népszerűsége van mikrokontrollerek Rs Mikrochip technológia, valamint AVR és kar. Atmel Corporation. A mikrokontroller kényszerítéséhez a feladatok elvégzéséhez szükség van egy adott program használatával. Általában csatolva van koncepció és tartalmaz egy kiterjesztésű fájlban. Hex. Gyakrabban ez a program "firmware" (firmware). Különböző mikrokontrollerek írnak különböző firmware. Bármely firmware olyan gépi kódokat tartalmaz, amelyek megértik a mikrokontrollert. De nehéz egy személy emlékezni a vezetők és a gépkódok megfelelőségére. Ezért a programot először valamilyen nyelven írjákprogramozás (összeszerelő, c), majd átkerül a vezérlőgép kódjaira fordítóprogram segítségével.

Van egy speciális szoftverek az íráshoz. Például a WinAvr az AVR firmware fejlesztésére szolgál, amely minden szükséges eszközzel rendelkezik: fordító (C és C ++ nyelvek esetében), programozó, hibakereső, szerkesztő stb. A WinAvr széles körben használják a világ minden tájáról, mind a szerelmesek, mind a szakemberek. PIC Microcontroller firmware létrehozásához használhatja a CCS PCWHD-t (kép a fordítóval) - C Compiler S. Ugyanaz, mint az előző szoftver tartalmazza mindent, amire szüksége van a mikrokontrollerek programozásához.
Annak érdekében, hogy "Flash" mikrokontroller, programozó szükséges (lásd a 16. ábrát). Ez egy olyan szoftver és hardverkomplexum, amely közvetlenül egy mikrokontrollerrel csatlakoztatott eszközről van szó, és egy olyan programot, amely vezérli ezt az eszközt. A programozó belép a memóriában a mikrokontrollerre készített programba. A programozó megvásárolható vagy összegyűjthető.

Különböző programozók vannak a különböző típusú mikrokontrollerekhez, valamint az univerzális, amelyek képesek a legtöbb ilyen zseton villogni. Az utolsó programozók egyik mínusza magas ár.

A mikrokontrollerek osztályozása és szerkezete. A mikrokontroller processzor magjának szerkezete, teljesítményének fő jellemzői. A processzor modul építészete, az integrált memória mérete és típusa, perifériás eszközök készlete, ház típusa.

Küldje el a jó munkát a tudásbázisban egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

A diákok, a diplomás hallgatók, a fiatal tudósok, akik a tudásbázisokat használják tanulmányaikban és munkájukban, nagyon hálásak lesznek.

• Bevezetés
• 2. Különleges rész
• 2.2 RISC architektúra.
• 2.3 Microcontroller S.Risc építészet
• Következtetés

Bevezetés

A mikrokontroller (MCU) egy mikrokircuit, amely az elektronikus eszközök vezérlésére szolgál. A tipikus mikrokontroller egyesíti a processzor és a perifériás eszközök funkcióit, tartalmazhat RAM és ROM-ot. Lényegében ez egy egyetlen chip számítógép, amely képes egyszerű feladatok elvégzésére. Egy teljes készlet helyett egy teljes készlet helyett, mint a személyi számítógépeken használt hagyományos processzorok esetében, jelentősen csökkenti a mikrokontrollerek alapján épített eszközök méretét, energiafogyasztását és költségét. A mikrokontrollerek alapul szolgálnak a beágyazott rendszerek építéséhez, sok modern eszközön, például telefonokon találhatók, mosógépek stb. A "Microcontroller" (MK) kifejezés elmozdította az előzőleg használt "egyfarkú mikro-számítógép" fogyasztást. Az egyfajta mikro-számítógép első szabadalmát 1971-ben adták ki M. Kochen és G. Bun, Texas Instruments alkalmazottai. Azok voltak, akik nemcsak a mikroprocesszorot, hanem a memóriát, az I / O eszközöket is kínálták. Az egyfajta mikro-számítógép megjelenésével a számítógépes automatizálás korszaka a vezetés területén kötelező. Nyilvánvaló, hogy ez a körülmény és meghatározta a "Microcontroller" kifejezést (Control - Control). 1979-ben a nettó kamateredmény TT kifejlesztett egy single-chip 16 bites számítógép K1801V1, az építészet, amely az úgynevezett "NC elektronika". 1980-ban az Intel termeli az I8048 mikrokontrollert. Egy kicsit később, ugyanabban az évben az Intel a következő mikrokontrollert termeli: i8051. A perifériás eszközök sikeres készlete, a külső vagy belső szoftvermemória rugalmas választékának lehetősége és elfogadható ár Feltéve, hogy ez a mikrokontroller sikere a piacon. A szempontból a technológia, a mikrokontroller I8051 egy nagyon összetett termék az idő - 128 ezer tranzisztorok alkalmaztunk a kristály, amely 4-szer haladta meg a tranzisztorok száma a 16-bites I8086 mikroprocesszor.

1. Általános rész

1.1 A mikrokontrollerek osztályozása és szerkezete

Jelenleg számos mk típusú. Mindezek az eszközök három fő osztályra oszthatók:

8 bites MK beágyazott alkalmazásokhoz;

16 - és 32 bites MK;

digitális jelfeldolgozók (DSP).

Az MK család leggyakoribb képviselője 8 bites eszközök, amelyek széles körben használják az iparban, a háztartásban és számítástechnikus. A fejlesztésükben a legegyszerűbb eszközökhöz viszonylag alulfejlesztett perifériákkal járnak el a modern multifunkcionális vezérlők számára, amelyek biztosítják a komplex valós idejű kontroll algoritmusok megvalósítását. A 8 bites MK életképességének oka az, hogy használják őket, hogy kezeljék az igazi tárgyakat, amelyeket főként az algoritmusok, amelyek túlsúlyban vannak logikai hadműveletek, amelynek feldolgozási sebessége gyakorlatilag független a feldolgozó mentesítésétől.

A 8 bites MK népszerűségének növekedése hozzájárul az ilyen jól ismert cégek által termelt termékcsalád folyamatos bővüléséhez, mint Motorola, Microchip, Intel, Zilog, Atmel és még sok más. A modern 8 bites MK rendelkeznie kell, általában számos megkülönböztető tulajdonsággal rendelkezik. A főbbeket felsoroljuk:

olyan moduláris szervezet, amelyben az MK (vonal) az egyik processzormag (központi processzor) alapján eltérő szám (vonal) különbözik az adatmemória mennyiségében, perifériás modulok, szinkronizációs frekvencia;

az MK zárt architektúrájának használata, amelyet az MK ház kimeneteire vonatkozó címek és adatok hiánya jellemez. Így az MK egy teljes adatfeldolgozó rendszer, amely növeli azt a képességeket, amelyekkel a cím és az adatok párhuzamos autópályák használata nem várható;

tipikus funkcionális perifériás modulok (időzítők, eseményfeldolgozók, soros interfészek vezérlők, analóg-to-digitális átalakítók stb.), Kisebb különbségekkel rendelkeznek a különböző gyártók MK munkálási algoritmusaiban;

a perifériás modulok működési módjainak bővítése, amelyeket az MK speciális funkcióinak nyilvántartásainak inicializálása során határoz meg.

A moduláris elven építésének, mind MK egy család tartalmaznak processzormag, ugyanaz az összes MK ennek a családnak, és a változó funkció blokk, amely megkülönbözteti MK különböző modellek. A processzor kernel tartalmazza: processzor; a belső vezérlő (VKM) a cím, az adatok és az ellenőrzés gumiabroncsának részeként; Szinkronizációs rendszer MK; MK Működési módok kezelési rendszere, beleértve az alacsony energiagazdálkodási módok támogatását, az első indítást (Reset) stb.

A változó funkcionális blokk tartalmazza a memóriamodulokat különböző típusokból és kötet, I / O portok, óragenerátor modulok (G), időzítők. Viszonylag egyszerű MK-ban a megszakítási kezelő modul része a processzor kernelnek. A bonyolultabb MK-ban különálló modul, fejlett funkciókkal. A változó funkcióblokk tartalmazhat olyan további modulokat, mint feszültség-komparátorok, analóg-digitális átalakítók (ADC) és mások. Minden modul az MC részeként dolgozik, figyelembe véve a VKM protokollt. Ez a megközelítés Lehetővé teszi, hogy számos MC struktúrát hozzon létre egyetlen családon belül.

1.2 A mikrokontroller processzor kernel szerkezete

A fő jellemzők, amelyek meghatározzák az MK processzor kernel teljesítményét:

a köztes adatok tárolására szolgáló nyilvántartások sorozata;

processzorparancsrendszer;

módszerek kezelésére szolgáló operandusok memóriaterület;

a csapat mintavételének és végrehajtásának megszervezése.

A szempontból a rendszer parancsok és módszerek címzési operandusok processzormag modern 8-bit MK eszközök egyike a két kialakításának elvei processzorok:

az úgynevezett teljes parancsnoki rendszert végrehajtó Cisc-Architektúra-feldolgozók (bonyolult utasításkészlet);

rISC-architektúra-feldolgozók A csökkentett parancsrendszer végrehajtása (csökkentett utasítások beállítása számítógép).

A CISC processzorok nagyméretű csapatokat hajtanak végre, fejlett címzési képességekkel, így a fejlesztő képes kiválasztani a legmegfelelőbb parancsot a szükséges művelet elvégzéséhez. A 8 bites MC alkalmazásban egy Cisci architektúrával rendelkező processzor lehet egy bájtos, kétbájtos és három kerékpár (ritka négyirányú) parancsformátum. A parancs végrehajtási ideje 1-12 ciklus lehet. A Cisci Architektúrával rendelkező MK magában foglalja az Intel cég Mk-ját az MCS-51 maggal, amelyet jelenleg számos gyártó, mk of NS05, NS08 és NS11 motorola és számos más.

A szempontból szervezési folyamatok mintavétel és a végrehajtó csapat modern 8-bites MK, az egyik a két MPS architektúrák már említettük: a Nimananovskaya (Princetonian), vagy a Harvard régióban alkalmazzák.

A háttér-neiman architektúrájának fő előnye az MPS-eszköz egyszerűsítése, mivel csak egy megosztott memóriára valósul meg. Ezen túlmenően, a használata egy egységes memória nagysága lehetővé tette, hogy gyorsan újraelosztási források területek közötti programok és adatok, ami jelentősen megnövelte a rugalmasságot, a IPU szempontjából szoftverfejlesztő. A köteg elhelyezése az általános memóriába, megkönnyítette a tartalmához való hozzáférést. Nem véletlen, hogy a háttér-neumanovsk építészet lett a fő architektúra univerzális számítógépek, beleértve a személyi számítógépeket is.

A tény az, hogy ítélve a tapasztalat az MPS kezelni a különböző tárgyakat, a végrehajtás a legtöbb vezérlő algoritmusok, mint előnye a háttér-Nimanov építészet rugalmasság és sokoldalúság nem fontos. Elemzést a valós kezelési programok azt mutatta, hogy a szükséges mennyiségű MK adatmemória tárolására használt részeredmények általában egy nagyságrenddel kisebb, mint a szükséges szoftvert memóriát. Ilyen körülmények között az egyetlen címterület használata a parancsok formátumának növeléséhez vezetett az operandusok kezelésére szolgáló kibocsátások számának növelésével. Az elkülönített kis adatok felhasználása az adatmennyiségen keresztül hozzájárult a parancshossz csökkentéséhez, és felgyorsítja az adatmemóriában.

Jelenleg a legfeltűnőbb képviselője a SISC és RISC mikrokontrollereknek illetve a Nimanovskaya és a Harvard architektúrára mikrokontroller I8051 és AVR - ATMEL mikrokontroller, amely számos tulajdonságot felülmúlta nagyon jól ismert képek - mikrokontrollerek. Ezért figyelembe vesszük a fenti képviselők szervezetét és eszközét.

2. Különleges rész

2.1 CISC és RISC processzor architektúra

A számítógépipar által a számítástechnikai berendezések fejlesztésének modern szakaszában használt paranccsal szóló két fő architektúrája a CISC és a RISC architektúrák. Az alapító a CISC architektúra - egy építészeti egy teljes sor parancs (CISC - Complete Instruction Set Computer) tekinthető IBM alapvető IBM / 360 architektúra, a kernel amelyet 1964 óta, és elérte a nap, például , Ilyen modern mainframes, mint IBM ES / 9000.

A teljes parancsolatú mikroprocesszorok fejlesztésében szereplő vezető szerepet játszik intel. X86 és Pentium mikroprocesszorokkal. Ez gyakorlatilag szabványos a mikroprocesszoros piacon. Az egyszerűség kedvéért az építészet, a RISC processzor biztosít a tömörség, a gyakorlati hiánya a problémák a hűtés a kristály, amely nem a processzorok az Intel processzorok, szívósan tapadó a fejlesztés a CISC architektúra. A formáció a CISC-építészeti stratégia miatt bekövetkezett technológiai átadásának lehetősége a „súlypont” adatfeldolgozás a szoftver szinten a rendszer hardver, mivel a fő hatékonysági utat a CISC számítógép látott elsősorban egyszerűsítése fordítóprogramok és minimalizálja a végrehajtható modult. A mai napig a Cisciprocesszorok szinte monopóliumok a számítógéppiacon személyi számítógépekA RISC-feldolgozók azonban nem egyenlőek a nagy teljesítményű szerverek és munkaállomások ágazatában. A Cisc architektúrájú RISC architektúra főbb jellemzői az alábbiak szerint jelennek meg (1. táblázat):

1. táblázat: Az architektúra alapvető jellemzői

A RISC architektúra egyik fontos előnye nagy sebességű aritmetikai számítások. RISC feldolgozók voltak az első, hogy elérte a szalag a leggyakoribb IEEE 754 szabvány beállítás 32 bites formátumú, hogy képviselje számok egy fix pont, és a 64-bites „teljes pontosságú” formátumot egy lebegőpontos szám. Nagysebességű teljesítmény számtani műveletek Kombinálva nagy pontosságú számítások RISC processzor biztosítja a feltétlen vezetés sebességét összehasonlítva CISC processzorok.

Másik jellemzője RISC processzor egy komplex eszköz, amely biztosítja, non-stop működés aritmetikai eszközök: a mechanizmus dinamikus előrejelzése ágak, számos működési nyilvántartások, többszintű beépített cache memória.

A nyilvántartási struktúra szervezése a RISC fő előnye és fő problémája. A RISC architektúrájának szinte minden végrehajtása három üléses feldolgozási műveletet használ, amelyben az eredmény és két operandus független címezést tartalmaz - R1: \u003d R2, R3. Ez lehetővé teszi, hogy válasszon operanduszokat címezhető működési nyilvántartások anélkül, hogy jelentős időt kiadások és írjuk be a művelet eredménye a nyilvántartásban. Ezenkívül a háromszoros műveletek egy fordítót biztosítanak a nagyobb rugalmasság érdekében a Ciscich architektúra "Regisztráció-memória" típusú mintájához képest. Az együtt nagysebességű aritmetikai RISC művelet típus „Register - Regisztráció” lesz egy nagyon erős javításának eszköze processzor teljesítményét.

Ugyanakkor a nyilvántartások támogatása az Achilles ötödik Risc építészet. A probléma az, hogy a feladat végrehajtásának folyamata során a RISC rendszer ismételten kénytelen frissíteni a processzor nyilvántartásainak tartalmát, és minimális idő alatt, hogy ne okozza az aritmetikai eszköz hosszú leállási idejét. A CISC rendszerekhez ez a probléma nem létezik, mivel a nyilvántartások módosítása a "memória-memória" formátum parancsának feldolgozásának hátterében fordulhat elő.

Két megközelítés van a RISC architektúrájú nyilvántartások módosításának problémájának megoldására: a RISC-1 és RISC-2 projektekben javasolt hardver, valamint az IVM és a Standford Egyetemi szakemberek által kidolgozott program. A legfontosabb különbség közöttük az, hogy a hardveres megoldás azon a vágyon alapul, hogy csökkentse az eljárásokat, hogy további processzor berendezések telepítésével, míg szoftver megoldás A fordító lehetőségein alapul, és gazdaságosabb a processzor berendezések szempontjából.

2.2 RISC architektúra.

A 20. század 70-es években a tudósok forradalmi elképzelést terjesztettek elő egy mikroprocesszor létrehozására, a "megértése" csak a lehető legkisebb számú csapat.

A RISC processzor (csökkentett utasításkészlet, csökkentett számítógépes számítógép) tervét az Egyesült Államokban és Anglia 70-es években végzett programozók által az Egyesült Államokban és Anglia 70-es években végzett programozók gyakoriságának gyakorlati kutatása alapján született. Közvetlen eredményük a híres "80/20" szabály: a tipikus alkalmazáskód 80% -ában a teljes rendelkezésre álló készlet legegyszerűbb gépiparancsok 20% -át használják.

Az első "REAL" RISC processzor 31 csapattal jött létre David Patterson irányítása alatt a Berkeley-i Egyetemen, majd követi a processzort 39 csapatkészletével. 20-50 ezer tranzisztort tartalmaztak. Patterson gyümölcsei a Sun Microsystems céget használták, amely a SPARC architektúrát 75 csapatával fejlesztette ki a 70-es évek végén. 1981-ben az MIPS projekt a RISC processzor felszabadítására 39 csapat kezdődött Stanford Egyetemen. Ennek eredményeképpen a MIPS Computer Corporation az 1980-as évek közepén alakult, és a következő processzor 74 csapat volt.

Egy független IDC cég szerint 1992-ben a SPARC architektúra elfoglalta a piac 56% -át, majd követte az MIPS-15% -ot és a PA-RISC-t - 12,2%

Körülbelül ugyanakkor az Intel 80386-ot, a legfrissebb "igaz" Cisc-feldolgozókat fejlesztette ki az IA-32 családban. Az utóbbi időben a teljesítményt csak a processzor architektúrájának komplexázzák: a 16 bites, 32 bites, további hardverkomponensekké vált, és számos új parancsot adtak hozzá.

A RISC-feldolgozók főbb jellemzői:

Egy rövidített parancsok (80-150 parancs).

A legtöbb csapat 1 tapintat végez.

Számos általános célú regiszter.

Merev többlépcsős szállítószalagok jelenléte.

Minden parancsnak egyszerű formátumú, és kevés címezési módszert használnak.

Egy tágas külön gyorsítótár jelenléte.

Optimalizálási fordítók optimalizálása, amelyek elemzik a forráskódot, és részben megváltoztatják a parancsok sorrendjét.

A 3. generáció RISC-feldolgozói

A legnagyobb RISC processzorfejlesztőknek napsistystems (SPARC architecture - ultra sparc), IBM (Power multi-chisty processzorok, egy-chip PowerPC - PowerPC 620), digitális berendezések (alfa-alpha 21164), MIPS Technologies (RXX00 - R 100 000) család), és Hewlett-Packard (PA-RISC - PA-8000 architektúra).

Minden harmadik generációs RISC processzorok:

64 bites bit és szuperkalis (nem kevesebb, mint 4 csapata);

beépített szállítószalagok lebegőpontos aritmetikai;

van többszintű gyorsítótár memória. A legtöbb RISC processzorok gyorsítót pre-dekódolt parancsokat kapnak;

cMOS-technológiában gyártják, 4 réteg metallizációs réteggel.

Az adatok feldolgozásához az ágak dinamikus előrejelzésére szolgáló algoritmust alkalmazzák, és a regiszterek átruházási módját alkalmazzák, amely lehetővé teszi a parancsok rendkívüli végrehajtását.

A RISC-feldolgozók teljesítményének növekedését a kristályrendszer órafrekvenciájának és szövődményének növelésével érik el. Az első irányú képviselők a vállalat alfa-feldolgozói, a legnehezebb maradványok Hewlett-Packard processzorok.

A RISC architektúrában lévő gépparancsok halmazának csökkentése lehetővé tette számos általános célú nyilvántartást a számítástechnikai magkristályba. Az általános célú nyilvántartások számának növelése lehetővé tette a lassú RAM-hoz való hozzáférés minimalizálását, így a RAM-ot csak a RAM-ba dolgozni, hogy a RAM-ból származó adatokat regisztráljon és rekord adatokat regisztráljon RAM-ból, az összes többi gépparancsot a céljairól.

A RISC architektúra fő előnyei a következő tulajdonságok:

Számos általános célú nyilvántartás.

Az összes mikroeráció univerzális formátuma.

Egyenlő idő az összes gépparancsok elvégzéséhez.

Az adatátvitel szinte minden tranzakcióját az útvonalnyilvántartásban - nyilvántartásban végzik.

Az összes gépparancsok végrehajtásának egyenletes ideje lehetővé teszi, hogy feldolgozza a parancsnoki utasítások áramlását a szállítószalag elvén, azaz. A hardver alkatrészek szinkronizálása történik, figyelembe véve az ellenőrzés szekvenciális továbbítását egy hardverblokkról a másikra.

Hardverblokkok a RISC építészetben:

Az utasításgyűjtő egység a következő komponenseket tartalmazza: utasításmintaegység az utasítások memóriájából, utasítások nyilvántartása, ahol az utasítás a minta és az utasítás dekódoló egység után kerül elhelyezésre. Ezt a szakaszot az utasítás mintavételi szakasznak nevezik.

Általános célú nyilvántartások a regisztervezérlő blokkokkal összefüggésben a szállítószalag második szakaszát alkotják, amely felelős az utasítások olvasásáért. Az operandok az utasításokban vagy az általános célú nyilvántartások egyikében tárolhatók. Ezt a szakaszot az operandmintavételi lépésnek nevezik.

Az aritmetikai logikai eszköz, és ha ez az architektúra megvalósul, az akkumulátor, a vezérlő logikával együtt, amely az utasítások nyilvántartásának tartalmán alapul, meghatározza a mikrohálózat típusát. Az utasítások nyilvántartásán kívül egy adatforrás lehet egy parancssor, amikor feltételes vagy feltétel nélküli átmeneti mikro-műveleteket végez. Ezt a szakaszot a szállítószalag végrehajtó szakaszának nevezik.

Az általános célú nyilvántartások, a rekord logika és néha a RAM-ból az adattárolási szintet alkotják. Ebben a szakaszban az utasítások eredményeit általános célú regiszterekben vagy a fő memóriában rögzítik.

Azonban a RISC architektúra fejlesztése, az Intel X86 architektúra, amelyet a CISC architektúra elvén tettek, a Microprocessors de facto ipari színvonala volt. Az Intel X86 architektúra alatt írt nagyszámú program jelenléte lehetetlen tömeges számítógépes átmenetet hajtott végre a RISC architektúrájára. Emiatt a RISC architektúra használatának fő területe mikrokontrollerek volt, mivel nem voltak kötve a meglévő szoftverekhez. Ezenkívül az IBM által vezetett EMM gyártók is elkezdték termelni a RISC architektúrája által épített számítógépeket, azonban az Intel X86 és a RISC architektúra közötti szoftver összeegyeztethetetlensége nagyrészt korlátozta az utóbbi terjedését.

Azonban a RISC architektúrájának előnyei olyan jelentősek voltak, hogy a mérnökök úgy találták, hogy a RISC architektúra által készített számológépekhez tartozó módja annak, hogy ne tegye meg a létező szoftvert. Az Intel X86 architektúrát támogató rendszermagot a RISC architektúrája a multicarone szállítószalagfeldolgozás támogatja. A mikroprocesszor az Intel X86 bemeneti utasításokat kapja, és több (legfeljebb 4) RISC utasítással helyettesíti.

Így az Intel 486dx-szel kezdődő legmodernebb mikroprocesszorok magjai RISC architektúra készülnek a külső Intel X86 interfész támogatására. Ezenkívül a mikrokontrollerek túlnyomó többsége, valamint néhány mikroprocesszorok gyártják a RISC építészet.

A modern RISC processzorban gyakran nem kevesebb, mint 32 regisztert használnak

több mint 100, míg a klasszikus tsmm általában 8-16 általános regiszter

rendeltetési hely. Ennek eredményeként a processzor 20% -30% -ban kevésbé utal

rAM, amely szintén emelt adatfeldolgozási sebességet is. kívül

ezenkívül a nagyszámú regiszter jelenléte egyszerűsíti a fordító működését a változók alatti nyilvántartások eloszlására. Az integrált áramkör formájában végrehajtott processzor topológiáját egyszerűsítették, a fejlődés időzítése csökkent volt, olcsóbb lett.

A RISC processzorok megjelenése után a hagyományos processzorok érkeztek

a CISC megnevezése - azaz teljes parancssori készlet (teljes utasításkészlet).

Jelenleg a RISC processzorok széles körben elterjedtek. A modern RISC-feldolgozók jellemzőek

következő:

egyszerűsített csoportok;

rögzített hosszúságú és rögzített formátumú parancsokat használnak,

egyszerűen kezelhető módok, amelyek lehetővé teszik a dekódolási parancsok logikájának egyszerűsítését;

a legtöbb parancsot a processzor egy ciklusára végzik;

a modorok logikai végrehajtása a termelékenység növelése érdekében

a hardverre összpontosított, és nem a firmware megvalósítására,

nincs makró makró, amely komplikálja a processzor szerkezetét és

a működésének csökkentett sebessége;

a RAM a műveletekre korlátozódik

adatátvitel;

a feldolgozáshoz általában háromcsillagos csapatot használnak

a dekódolás egyszerűsítése mellett lehetővé teszi a többlet fenntartását

a nyilvántartások változók száma a későbbi újraindításuk nélkül;

létrehozott egy szállítószalagot, amely lehetővé teszi, hogy több közülük feldolgozzák

egyidejűleg;

nagyszámú regiszter jelenléte;

nagysebességű memóriát használt.

A RISC-feldolgozókban a gép parancs megmunkálása oszlik

több lépés, minden szakasz egyéni hardvert szolgálnak fel

alapok és szervezett adatátvitel egy szakaszból a másikra.

Ez a termelékenység növeli azt a tényt, hogy ugyanakkor több parancsot végeznek a szállítószalag különböző szakaszaiban.

A tipikus csapat végrehajtása a következő lépésekre osztható:

a parancsmérő által megadott címben a IF-Mintavétel, a parancs a memóriából kerül kiszámításra;

2) Az ID parancs dekódolása - annak jelentése tisztázása, az operandusok mintája a nyilvántartásokból;

3) az EX művelet végrehajtása, ha szükséges, hogy a memória - a fizikai cím kiszámítása;

4) fellebbez nekem emlékezetemre;

5) Emlékezz az eredményre WB

A RISC architektúrával rendelkező processzorokban a végrehajtható parancsok készlet minimálisra csökken. A bonyolultabb műveletek megvalósításához a parancsokat kell kombinálnia. Ebben az esetben minden parancs rögzített hosszúságú formátumú (például 12, 14 vagy 16 bit), a memóriából és annak végrehajtásának parancsválasztása egy ciklusban (tapintat) a szinkronizálás során történik. A RISC processzorparancsrendszer magában foglalja az összes processzor regiszter azonos használatának lehetőségét. Ez további rugalmasságot biztosít számos művelet végrehajtásában. Az MK a RISC processzorral AVR AVR AVR, MK Pic16 és Pic17 cégek a mikrochip és mások.

Első pillantásra az MK-vel a RISC processzornak nagyobb teljesítményt kell adnia a Cisc MK-hoz képest, a belső autópálya azonos óriási gyakoriságával. A gyakorlatban azonban a teljesítmény kérdése bonyolultabb és kétértelműbb.

2. ábra Struktúra MK RISC architektúrával

A Harvard architektúrát szinte nem használták a 70-es évek végéig, míg az MK gyártók nem értették, hogy bizonyos előnyöket nyújt az autonóm kontrollrendszerek fejlesztői számára.

A tény az, hogy ítélve a tapasztalat az MPS kezelni a különböző tárgyakat, a végrehajtás a legtöbb vezérlő algoritmusok, mint előnye a háttér-Nimanov építészet rugalmasság és sokoldalúság nem fontos. A real menedzsment programok elemzése azt mutatta, hogy a köztes eredmények tárolására használt MK adatmemória általában nagyságrenddel kisebb, mint a szükséges szoftvermemória. Ilyen körülmények között az egyetlen címterület használata a parancsok formátumának növeléséhez vezetett azáltal, hogy növeli az operarangok kezelésére szolgáló kibocsátások számát. Az elkülönített kis adatok felhasználása az adatmennyiségen keresztül hozzájárult a parancshossz csökkentéséhez, és felgyorsítja az információs keresést az adatmemóriában.

Ezen túlmenően, a Harvard architektúra potenciálisan magasabb sebességet a program, mint a Neumanovskaya háttér miatt végrehajtásának lehetőségét párhuzamos műveleteket. A következő parancs kiválasztása egyidejűleg előfordulhat az előzővel, és nincs szükség a processzor leállítására a parancsmintavétel időpontjában. Ez a módszer a műveletek végrehajtása lehetővé teszi, hogy biztosítsák a végrehajtás különböző parancsokat azonos számú órák, amely lehetővé teszi, hogy könnyen meghatározza a végrehajtás időpontja ciklusok és a kritikus szakaszok a program.

A modern 8 bites MK gyártóinak többsége Harvard architektúrát használ. A Harvard architektúrája azonban nem rugalmas ahhoz, hogy bizonyos programi eljárások végrehajtásához. Ezért a különböző architektúrák szerint készült MK összehasonlítását egy adott alkalmazással kapcsolatban kell elvégezni.

2.3 Microcontroller RISC architektúrával

A Pic16c71 a CMOS család mikrokontrollerre vonatkozik. Jellemződik, hogy rendelkezik egy belső 1k x 14 bites EPROM programokhoz, 8 bites adatokhoz és 64 byte beépített analóg-digitális átalakítóhoz. Eltérő alacsony költséggel és nagy teljesítményű.

Azok a felhasználók, akik ismerik a Pic16c5x családot

a korábban előállított vezérlők újbóli részletes listája.

Minden parancs egy szóból (14 bites szélesség) áll, és egy ciklusban (200 nS 20 MHz-en) kerül végrehajtásra, kivéve az átmeneti parancsokat, amelyeket két ciklusban (400 NS) végeznek.

A PIC16C71 egy megszakítás, amely négy forrásból indul, és

nyolcszintű hardveres verem.

A perifériák 8 bites időzítőt / métert tartalmaznak 8 bites

programozható előzetes osztó (valójában 16 bites időzítő),

13 kétirányú i / O és nyolc bites ADC. Magas

terhelési kapacitás (25 mA max. folyó áram, 20 mA max. folyó

aktuális) bemeneti / kimeneti vonalak egyszerűsítik a külső illesztőprogramokat, és így csökken

a rendszer teljes költsége.

Az ADC négy csatornával, mintavételi és tárolási rendszerrel rendelkezik, a 8-as felbontású 8

kicsit egy olyan hibával, amely nem egynél fiatalabb kisüléssel rendelkezik. Átlagos idő

30 μs konvertálása, beleértve a mintavételi időt is.

A Pic16c71 sorozat alkalmas az alkalmazások széles választékára.

az autóipar és az elektromos motorok nagysebességű kezelése gazdaságos távvezetők számára, eszközök és csatlakoztatás

processzorok. A ROM jelenléte lehetővé teszi az alkalmazott paraméterek beállítását

programok (adókódok, motor fordulatszám, vevő frekvencia stb.).

Kis méretű házak, mind a rendszeres, mind a felületi szereléshez, így a hordozható alkalmazásokhoz alkalmas mikrokontrollerek sorozatát.

Alacsony ár, költséghatékonyság, gyorsaság, a könnyű használat és az I / O rugalmasság teszi PIC16C71 vonzó területeken is, ahol a mikrokontroller nem használtak. Például, az időzítők, a merev logika cseréje nagy rendszerekben, kopprocesszorok.

A mikrokontroller:

csak 35 egyszerű parancs;

minden parancsot egy ciklusban (200ns) végeznek, kivéve az átmeneti parancsokat - 2

ciklus;

működési frekvencia 0 Hz ... 20 MHz (min 200 ns csapatciklus)

14 - bit parancsok;

8 - bites adatok;

36 x 8 Általános felhasználási nyilvántartások;

15 SFR speciális hardver-nyilvántartások;

nyolcszintű hardveres verem;

az adatok és csapatok közvetlen, közvetett és relatív címzése;

négy megszakítási forrása:

külső bejegyzés int.

túlcsordulási időzítő rtcc

megszakítás az analóg-digitális konverzió befejezésekor

megszakítás, ha a B. portvonalakon lévő jelek cseréje.

A mikrokontroller perifériái, bemenete és megkötése:

13 bemeneti kimeneti vonalak egyedi beállításokkal;

áramló / áramló áram vezérlése LED-ek

. Maximális áramlási áram - 25 mA

. Maximális áramlási áram - 20 mA

8 - bites időzítő / RTCC számláló 8 bites programozható előzetes osztóval;

aDC modul:

4 Multiplexált analóg bemenet csatlakoztatva

analóg digitális átalakító

mintavételi séma \\ Tárolás

konverziós idő - 20 μs a csatornán

Átalakító - 8 bit, hiba + -1 lsb

belépés a külső referenciafeszültséghez Vref (Vref<= Vdd)

a bemeneti analóg jelek tartománya vss-től vrefig

automatikus visszaállítás bekapcsolásakor;

időzítő befogadás a mentesítés során;

generátor indítása időzítő;

Watchdog WDT időzítő saját beépített generátorral, amely biztosítja

megnövekedett megbízhatóság;

EPROM titoktartási bit a kódvédelemhez;

gazdaságos alvási mód;

választható bitek a beépített generátor gerjesztési módjának beállításához:

RC generátor RC.

normál Quartz XT rezonátor

nagyfrekvenciás kvarc rezonátor HS

gazdaságos, alacsony frekvenciájú kristály LP

beépített eszköz az önprogramozási programokhoz,

csak két lábat használnak.

Lábmegjelölések és funkcionális célja:

RA4 / RTCC - Bemenet a ravaszton keresztül

Schmidt. I / O portlet

nyílt készlet vagy frekvencia bemenet

rTCC időzítő / méter.

RA0 / AIN0 - Kétirányú I / O vonal.

Analóg csatorna bemenet 0.

RA1 / AIN1 - Kétirányú I / O vonal.

Analóg csatorna bemenet 1.

A digitális bemenetnek a TTL szintjei vannak.

RA2 / AIN2 - Kétirányú I / Oline.

Analóg csatorna bemenet 2.

A digitális bemenetnek a TTL szintjei vannak.

RA3 / AIN3 / Vref - Kétirányú I / O vonal.

RB0 / Int - Kétirányú kikötővonal

kimenet vagy külső megszakítási bemenet.

RB1 - RB5 - Kétirányú bemeneti vonalak /

kimenet.

RB6 - Kétirányú bemeneti vonalak /

kimenet.

RB7 - Kétirányú bemeneti vonalak /

kimenet.

/ Mclr / vpp - alacsonyan

a bemenet reset jelet generál

a vezérlő számára. Aktív alacsony.

Belépés a Schmidt triggeren keresztül.

OSC1 - A Quartz, RC vagy egy külső óra frekvencia bemenete.

OSC2 - generátor, hozam óra

Clkout - frekvenciák a generátor RC módjában, más esetekben - a pylon esetében. kvarc

VDD tápegység.

VSS - Kommunikáció (Föld).

Következtetés

Ebben természetesen a munka mikrokontrollereknek RISC és CISC architektúra tartják. A RISC architektúrát mélyebbnek és pontosabbnak tartották. A mikrokontroller osztályozása, szerkezete, szerkezet

a mikrokontroller processzora, a RISC architektúra főbb jellemzői.

A mai napig több mint 200 módosítás van az I8051-vel kompatibilis mikrokontrollerekkel, amelyeket két tucat vállalat termel, valamint számos más típusú mikrokontrollerrel. A fejlesztők népszerűek a 8 bites Microchip technológiával és az AVR AVR PIC mikrokontrollerekkel, a tizenhat-bites MSP430 cégekkel, valamint a karokkal, amelyek architektúrája fejlesztő kar, és értékesíti az engedélyeket más cégek számára termelésük, processzorok - mikrokontrollerek.

A mikrokontrollerek tervezésénél meg kell felelnie a méretek és a költségek közötti egyensúlyt az egyik oldalon és a rugalmasság és a teljesítmény között. Különböző alkalmazásokhoz ezek és más paraméterek optimális aránya nagyon különbözhet. Ezért hatalmas számú mikrokontrollerek léteznek, amelyek különböznek a processzor modul architektúrájában, az integrált memória méretét és típusát, a perifériás eszközöket, a ház típusát stb.

A használt irodalom listája

1. "?????? ????????????????? ???????", ?????? ?.?. ??????? ? ?.?. ????????????.

2. "??????????? ?????????????? ??????". ?????? "????? ? ?????" 1990 ?. ????? ?.?. ???????.

3. "??????????-?????????????? ?????? ? ???????". ?????? "????? ? ?????" 1991 ?. ?????? ?.?. ?????.

Hasonló dokumentumok

Mikrokontrollerek - Az elektronikus eszközök ellenőrzésére szánt mikrocirkuniák, azok besorolása. A mikrokontrollerek processzorának szerkezete, a fő jellemzők, amelyek meghatározzák a teljesítményét. CISC és RISC processzor architektúra.

tanfolyam, hozzáadva 03.10.10.2010


A mikrokontroller (MCU) egy mikrokircuit, amely az elektronikus eszközök vezérlésére szolgál. Számos modern eszközben találhatók, beleértve a hazaiakat is. Különböző mikrokontrollerek, kernelek, memória, hatalom, periféria architektúrájának vizsgálata.

absztrakt, hozzáadva 12/24/2010


A processzor fragmense szerkezete. A processzor egység funkcionális összetétele. A forgalmazó bemeneti / kimeneti jelei. Vezérlési firmware a parancs számára. Az eszközvezérlés és a szinkronizálás, működésének elvét. Bemeneti portok, mikrokontroller kimenet.

tanfolyam, hozzáadva 04/17/2015


A Microcontroller egy számítógép egy chipen, célja az elektronikus eszközök kezelésére a meghatározott programnak megfelelően. Microcontroller programozási környezetek, csatlakozó áramkör. A program végrehajtása a mikrokontrollerre.

tANULMÁNYOK, Hozzáadott 02/21/2011


A mikrokontroller, mint az elektronikus eszközök vezérlésére, szerkezetére és kompozit elemeire, terjedelmére és prevalenciájára. Moore törvény. Szimbolikus hibakeresési programok az MK számára. Adatok az összeszerelő programokban.

tANULMÁNYOK, Hozzáadva: 2010.12.11


Cél és működési feltételeit a LED eszköz a MK ATTINY 15. A mikrokontroller a mikroáramkörös ellenőrzésére tervezett elektronikus eszközök. Használatának igazolása. A LED eszköz blokkdiagramjának kialakítása.

a kurzus munka, hozzáadva 04.04.04.2015


Tervezése processzor - független eszköz, amely összhangban a bemenő adatok végzi az alábbi két művelet: szorzataként egész előjel nélküli számok és az átalakulás egy bináris-decimális szám bináris. Design M-gép.

a tanfolyam munka, hozzáadva 06/16/2011


A mikrokontrollerek koncepciója és típusai. A mikroprocesszoros rendszerek programozása, kémiai folyamatirányítási rendszerek építése. Az AVR Microcontroller Architecture AVR és az épület alapja az Arduino platformon.

a tanfolyam munka, hozzáadva 01/13/2011


Az interfész és a finomított szerkezeti áramkör, processzor modul, memória és bemeneti / kimeneti alrendszerek fejlesztése, szoftver algoritmus. A szoftver és az adatmemória értékelése. A címterület szerkezete. Billentyűzet és jelzés szervezése.

tanfolyam, hozzáadva 08/09/2015


Dinamikus memóriaelemek végrehajtása a személyi számítógépek forgács formájában. Mátrix memória chip szerkezet a modulon. DIP - Microcircuit két sorban az ügy mindkét oldalán. Különleges megnevezések a memóriamodul házban.