Altera-Cyclone և Arduino

Հարցի էությունը: Տարբերությունը FPGA- ի և միկրոկոնտրոլերի միջև

Յուրաքանչյուր սկսնակ միկրոպրոգեր իր զարգացման որոշակի փուլում հարց է տալիս, թե ինչ FPGA- ի միջև տարբերությունը(Altera- ից կամ Xilinx- ից) և միկրոկոնտրոլեր(միկրոպրոցեսոր)?

Դուք կարդում եք ֆորումները. Փորձագետները գրում են, որ դրանք բոլորովին այլ բաներ են, որոնք անհնար է համեմատել ՝ պատճառաբանելով, որ դրանք տարբեր են ճարտարապետություն... Դուք կարդում եք ձեռնարկ Verilog- ի կամ C ++ - ի վերաբերյալ, երկուսն էլ օգտագործում են նման գործառույթներ ունեցող նմանատիպ օպերատորներ, նույնիսկ շարահյուսությունը նման է, բայց ինչու են դրանք տարբերվում: Դուք գնում եք ռովեր - այնտեղ LED- ների (կամ նույնիսկ պարզապես լամպերի) միջոցով FPGAաչքերը թարթում են, դիտում են Arduino- ի նախագծերը - այնտեղ ռոբոտները վերահսկվում են: Կանգնեցրո՛ւ:

Բայց հիմա եկեք կանգ առնենք և ինքներս մեզ հարցնենք. Ինչու՞ FPGA- հիմար լամպ, իսկ Arduino - խելացի ռոբոտ: Ի վերջո, և՛ առաջինը, և՛ երկրորդը, իրոք, ծրագրավորվող սարք են թվում FPGAՌոբոտի հնարավորությունները հերիք չե՞ն:

Որոշ չափով «Ինչ FPGA- ի և միկրոկառավարիչի միջև տարբերությունը? " պարզվում է հենց այդպիսի օրինակով:

Անմիջապես նշենք. Ֆունկցիոնալ FPGAի սկզբանե չի զիջում միկրոկոնտրոլեր(և միկրոպրոցեսորին, ի դեպ, նույնպես), ավելի ճշգրիտ `մեկի և երկրորդի հիմնական գործառույթներն ըստ էության նույնական են` որոշակի պայմաններում տրամաբանական 0 կամ 1 թողարկելը, իսկ եթե խոսենք արագության մասին, ապա կապումների թիվը ( ոտքեր) և խողովակաշարերի հնարավորությունները, ապա միկրոկոնտրոլերնախքան FPGAբայց ընդհանրապես հեռու: Բայց կա մեկ «բայց»: Timeամանակն է մշակել միևնույն ծրագրային ալգորիթմը երկու տարբեր սարքերի վրա (FPGA և միկրոկոնտրոլեր) տարբերվում է մի քանի անգամ, կամ նույնիսկ տասնյակ անգամներ: Շգրիտ FPGAայստեղ 99% դեպքերում այն ​​խիստ զիջում է MC- ին: Եվ դա բնավ էլ լեզուների շփոթության մասին չէ Վերիլոգ,VHDLկամ AHDLև ինքնին սարքում FPGA.

FPGA- ի և միկրոկոնտրոլերի ճարտարապետության հետ ծրագրավորման լեզվի փոխազդեցության մասին

FPGA: v FPGAև չկան բարդ ավտոմատացված շղթաներ (որոշ աշխատանքներ կատարում են ձեզ համար): Կան միայն երկաթյա մետաղալարեր և մայրուղիներ, մուտքեր, ելքեր, տրամաբանական բլոկներ և հիշողության բլոկներ: Հետքերի մեջ կա հատուկ դաս `ժամացույցի հետք (կապված է որոշակի կապումներով, որոնց միջոցով խորհուրդ է տրվում անցնել ժամացույցի հաճախականությունը):

Գլխավոր դերասանական կազմ.

Հետք - միկրոշրջանի շերտերին եռակցված մետաղը բլոկների միջև էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչ է:

Բլոկները տախտակի առանձին տեղեր են, որոնք կազմված են բջիջներից: Բլոկներն օգտագործվում են տեղեկատվության պահպանման, բազմապատկման, գումարման և ընդհանուր առմամբ ազդանշանների տրամաբանական գործողությունների համար:

Բջիջները մի քանի միավորից մինչև մի քանի տասնյակ տրանզիստորներ են:

Տրանզիստորը TTL տրամաբանության հիմնական տարրն է:

Եզրակացություններ (միկրոշրջանի ոտքեր) - դրանց միջոցով տեղի է ունենում փոխանակում FPGAարտաքին աշխարհի հետ: Կան հատուկ նշանակության ոտքեր, որոնք նախատեսված են որոնվածի, ժամացույցի հաճախականության ընդունման, սնուցման աղբյուրի, ինչպես նաև ոտքերի համար, որոնց նպատակը ծրագրում օգտագործողը սահմանում է: Եվ դրանք, որպես կանոն, շատ ավելի շատ են, քան միկրոկոնտրոլեր.

Clամացույցի գեներատոր - արտաքին միկրոշրջան, որը առաջացնում է ժամացույցի իմպուլսներ, որոնց վրա հիմնված է աշխատանքի մեծ մասը FPGA.

FPGA ճարտարապետություն: Բաղադրիչ տարրերի փոխկապվածությունը

Հետքերը միացված են բլոկներին `օգտագործելով հատուկ CMOS տրանզիստորներ: Այս տրանզիստորները կարողանում են պահպանել իրենց վիճակը (միացված կամ անջատված) երկար ժամանակ: Տրանզիստորի վիճակը փոխվում է, երբ ազդանշանը կիրառվում է որոշակի երթուղու երկայնքով, որն օգտագործվում է միայն այն ժամանակ FPGA ծրագրավորում... Այսինքն, որոնվածի ժամանակ, դա CMOS տրանզիստորների որոշակի փաթեթի լարման մատակարարումն է, որն իրականացվում է: Այս հավաքածուն որոշվում է որոնվածը ծրագրով: Այսպիսով, ներսում տեղի է ունենում մայրուղիների և մայրուղիների հսկայական ցանցի բարդ կառուցում FPGAհսկայական թվով տրամաբանական բլոկների բարդ եղանակով միացում: Programրագրում դուք նկարագրում եք, թե ինչպիսի ալգորիթմ եք ցանկանում կատարել, իսկ որոնվածը միացնում է այն տարրերը, որոնք կատարում են այն գործառույթները, որոնք նկարագրում եք ծրագրում: Ազդանշանները շարժվում են ուղու երկայնքով բլոկից բլոկ: Byրագրով սահմանվում է բարդ երթուղի:

FPGA ճարտարապետություն(FPGA)

Միկրոհսկիչների ճարտարապետություն

TTL տրամաբանության այս տարրի մեջ առանձին ազդանշանների մշակման բոլոր գործողությունները կատարվում են ձեզանից անկախ: Դուք միայն նշում եք, թե ինչ անել ստացված ազդանշանների այս կամ այն ​​հավաքածուի հետ և որտեղ ուղարկել այն ազդանշանները, որոնք պետք է փոխանցվեն: Ճարտարապետություն միկրոկոնտրոլերբաղկացած է բոլորովին այլ բլոկներից, քան FPGA... Իսկ բլոկների միջև կապերն իրականացվում են մշտական ​​մայրուղիների միջոցով (և ոչ թե շողալ): MK բլոկների շարքում հիմնականները կարելի է առանձնացնել.

Միայն կարդալու հիշողությունը (ROM) այն ծրագիրն է, որը պահում է ձեր հիշողությունը: Այն ներառում է գործողությունների և հաստատունների ալգորիթմներ: Ինչպես նաև հրամանների և ալգորիթմների գրադարաններ (հավաքածուներ):

Պատահական մուտքի հիշողություն (RAM) - օգտագործված հիշողություն միկրոկոնտրոլերտվյալների ժամանակավոր պահպանման համար (ինչպես, օրինակ, գործարկիչները) FPGA): Օրինակ, մի քանի քայլերով հաշվարկելիս: Ենթադրենք, դուք պետք է բազմապատկեք առաջին թիվը, որը եկել է երկրորդով (1 -ին գործողություն), այնուհետև երրորդը չորրորդով (2 -րդ գործողություն) և ավելացնել արդյունքը (3 -րդ գործողություն): Այս դեպքում 1 գործողության արդյունքը մուտքագրվելու է RAM- ի մեջ երկրորդի տևողությամբ, այնուհետև մուտքագրվելու է 2 գործողության արդյունք: Եվ հետո այս երկու արդյունքներն էլ RAM- ից կանցնեն 3 գործողությունների հաշվարկի:

Պրոցեսորը հաշվիչ է միկրոկոնտրոլեր... Նա շփվում է RAM- ի, ինչպես նաեւ հաստատունի հետ: Հաշվարկները փոխանակվում են գործառնականի հետ: Մշտականից պրոցեսորը ստանում է հրահանգներ, որոնք ստիպում են պրոցեսորին կատարել որոշակի ալգորիթմներ և գործողություններ մուտքերում ազդանշաններով:

I / O միջոցներ (նավահանգիստներ) և սերիական I / O նավահանգիստներ - ոտքեր միկրոկոնտրոլերնախատեսված է արտաքին աշխարհի հետ փոխազդեցության համար:

Ersամաչափերը բլոկներ են, որոնք նախատեսված են ալգորիթմների կատարման ընթացքում ցիկլերի քանակը հաշվելու համար:

Ավտոբուսի վերահսկիչ - միավոր, որը վերահսկում է փոխանակումը բոլոր ստորաբաժանումների միջև միկրոկոնտրոլեր... Այն մշակում է հարցումները, ուղարկում վերահսկման հրամաններ, կազմակերպում և կազմակերպում է հաղորդակցությունը բյուրեղի ներսում:

Ընդհատման վերահսկիչ - բլոկ, որը արտաքին սարքերից ստանում է ընդհատումների պահանջներ: Ընդհատման խնդրանքը ազդանշան է արտաքին սարքից, որը տեղեկացնում է, որ այն պետք է փոխանակի ցանկացած տեղեկատվության հետ միկրոկոնտրոլեր.

Ներքին մայրուղիներ միկրոկոնտրոլերբլոկների միջև տեղեկատվության փոխանակման համար:

Clամացույցի գեներատոր - արտաքին միկրոշրջան, որն առաջացնում է ժամացույցի իմպուլսներ, որոնց վրա բոլորը միկրոկառավարիչի շահագործում.

Միկրոկառավարիչի բաղկացուցիչ բլոկների հարաբերությունները

Վ միկրոկոնտրոլեր, v տարբերություններից FPGA, աշխատանքը տեղի է ունենում վերը նշված բլոկների միջև, որոնք ունեն բարդույթ ճարտարապետությունորը հեշտացնում է ծրագրերի մշակման գործընթացը: Flashրամեկուսացման ժամանակ դուք փոխում եք միայն մշտական ​​հիշողությունը, որի վրա հիմնված է MK- ի ամբողջ աշխատանքը:

FPGA- ի և միկրոկառավարիչի հիմնական տարբերությունը

FPGA- ն կարված է երկաթի մակարդակով, գործնականում բյուրեղի ամբողջ տարածքի վրա: Ազդանշաններն անցնում են տրանզիստորների բարդ շղթաներով: Միկրոպրոցեսորը շողշողում է ծրագրաշարի մակարդակով ապարատային սարքավորումների համար, ազդանշանները փոխանցվում են խմբերով ՝ բլոկից բլոկ ՝ հիշողությունից պրոցեսոր, RAM, RAM- ից պրոցեսոր, պրոցեսորից մինչև I / O նավահանգիստներ, I / O նավահանգիստներից մինչև RAM, RAM- ից ... և այլն: Եզրակացություն FPGA ճարտարապետությունհաղթում է խողովակաշարերի մշակման արագությամբ և ավելի լայն հնարավորություններով, MK- ն հաղթում է ալգորիթմներ գրելու հեշտությամբ: Programsրագրերի նկարագրման ավելի պարզ եղանակի շնորհիվ `մշակողի երևակայությունը Միկրոկոնտրոլերավելի քիչ սահմանափակվում է վրիպազերծման և զարգացման ժամանակով, և, հետևաբար, ժամանակը ՝ նույն ռոբոտը ծրագրավորելու համար MK և FPGAկամքը տարբերվելշատ ու շատ անգամներ: Այնուամենայնիվ, ռոբոտը աշխատում է FPGAկլինի շատ ավելի արագ, ավելի ճշգրիտ և ճարպիկ:

Սարքավորումներ և ծրագրակազմ:

Վ FPGAբոլոր աշխատանքները պետք է կատարվեն ինքնուրույն, ձեռքով. ցանկացած ծրագիր իրականացնելու համար FPGA, դուք պետք է հետևեք յուրաքանչյուր ազդանշանի յուրաքանչյուր էլեկտրագծի համար, որը գալիս է FPGA, տեղադրեք որոշ ազդանշանային ազդանշաններ հիշողության բջիջներում, համոզվեք, որ ճիշտ պահին մեկ այլ ազդանշանային սարք, որը դուք նույնպես հետևում կամ նույնիսկ ստեղծում եք, դիմում է այս հիշողության բջիջներին, և արդյունքում `հիշողության մեջ հետաձգված ազդանշանային հավաքածուն կակտիվացնի ձեզ անհրաժեշտ ազդանշանային ազդանշան, որը, օրինակ, կանցնի որոշակի ելքային ոտքի վրա և կմիացնի LED- ը, որը միացված է դրան: Ազդանշաններ տվողներից ոմանք գնում են ոչ թե հիշողության, այլ, օրինակ, գործարկելու ալգորիթմի (ծրագրի) որոշակի մասը: Այսինքն, խոսելով միկրոպրոցեսորի լեզվով, այս ոտքերը հասցեական են: Օրինակ, մենք մեր ծրագրում ունենք երեք հասցեային կապում ՝ որոշ անկապ (կամ հարակից) ալգորիթմներ միացնելու համար, որոնք մենք իրականացրել ենք Verilog լեզվով FPGA... Բացի այդ, ծրագրում, բացի հասցեի երեք ոտքից, մենք ունենք նաև, օրինակ, 20 տեղեկատվական ոտք, որոնց միջոցով մի շարք մուտքային ազդանշաններ (օրինակ ՝ տարբեր տվիչներից) գալիս են ցանկացած տեղեկատվությամբ (օրինակ ՝ ջրի ջերմաստիճանը ակվարիում ջրի ջերմաստիճանի տվիչից ակվարիում): 20 ոտք = 20 բիթ: 3 ոտք -3 բիթ: Երբ հասցեական ազդանշանը 001 է գալիս (հասցեի երեք ոտքից), մենք գործարկում ենք առաջին ալգորիթմը, որը 20 հիշողության բջիջներին գրում է 20 տեղեկատվական ազդանշան (20 ձգան), այնուհետև հաջորդ 20 ազդանշանները բազմապատկվում են ավելի վաղ ստացված 20 -ով և արդյունքը բազմապատկումը գրվում է հիշողության մեջ, այնուհետև ուղարկվում է այլ ոտքերի վրա, օրինակ ՝ ակվարիումի ջրի ջերմաստիճանի տակ: Բայց մենք այս արդյունքը կուղարկենք միայն այն դեպքում, երբ ծածկագիրը, օրինակ ՝ 011 -ը, գա մեր հասցեի ոտքերին և սկսի ընթերցման և փոխանցման ալգորիթմը: Դե, իհարկե, մենք «ուղարկում» ենք, «կարդում» և ձեռքով գրում այլ բան: Մենք իրականացնում ենք յուրաքանչյուր ազդանշան աշխատանքի յուրաքանչյուր քայլում FPGAորոշակի ճանապարհով մենք չենք պարտվում: Մենք մշակում կամ գրում ենք: Մենք ավելացնում կամ բազմապատկում ենք: Մի մոռացեք գրել այն: Մի մոռացեք ստանալ հաջորդ ազդանշանը և գրել այլ գործարկիչներին: Նաև այստեղ ավելացրեք ժամացույցի հաճախականության հետ կապված աշխատանքը, համաժամացումը (որը նույնպես իրականացվում է ձեռքով), զարգացման և կարգաբերման փուլերում անխուսափելի սխալները և մի շարք այլ խնդիրներ, որոնք պարզապես անիմաստ են դիտել այս հոդվածում: Դժվար Երկար ժամանակով. Բայց մյուս կողմից, այն շատ արագ է աշխատում ելքի վրա ՝ առանց անսարքությունների և արգելակների: Երկաթ

Հիմա միկրոկոնտրոլեր... 20 ոտք `տեղեկատվություն ստանալու համար` մեծամասնության համար միկրոկոնտրոլերներֆիզիկապես անհնարին առաջադրանք: Բայց 8 կամ 16 - այո, խնդրում եմ: 3 տեղեկատվական - հեշտ! Ծրագիր? 001 հասցեում բազմապատկեք առաջին ստացված թիվը երկրորդով, 011 հասցեով արդյունքն ուղարկեք թերմոստատին: Ամեն ինչ! Արագ. Հեշտությամբ. Ոչ հիանալի, բայց արագ: Եթե ​​դուք ծրագիր եք գրում շատ գրագետ, առանց անսարքությունների և արգելակների: Programրագրային!

Սարքավորումներ և ծրագիր: Ահա հիմնականը FPGA- ի և միկրոկառավարիչի միջև տարբերությունը.

Վ միկրոկոնտրոլերբարդ, բայց հաճախ օգտագործվող ալգորիթմների մեծ մասն արդեն ներդրված է երկաթի մեջ (բյուրեղի մեջ): Պարզապես ծրագրավորմամբ պետք է զանգահարեք պահանջվող գրադարան, որում պահվում է այս ալգորիթմը, անվանեք այն անունով, և այն կանի բոլոր կեղտոտ աշխատանքները ձեզ համար: Մի կողմից, դա հարմար է և պահանջում է ավելի քիչ գիտելիքներ միկրոսխեմաների ներքին կառուցվածքի մասին: Միկրիկը հոգ է տանում ստացված, առաջացած և արդյունքում ստացված ազդանշանների հետևման, դրանց պահպանման, մշակման և հետաձգման մասին: Նա ամեն ինչ ինքն է անում: Միկրոփրոջերի առաջադրանքների մեծ մասում սա այն է, ինչ ձեզ հարկավոր է: Բայց եթե այս բոլոր հարմարությունները անգրագետ օգտագործվեն, ապա սխալ աշխատանքի հավանականություն կա: Սարքավորումներ և ծրագիր:

Եզրակացություն

Պրոցեսորների և միկրոպրոցեսորների ժամանակակից մշակողները ի սկզբանե մշակում են իրենց սարքերը դրա համար FPGA... Այո, դուք ճիշտ եք կռահում. Նախ նրանք ընդօրինակում են ստեղծվածը միկրոկառավարիչների ճարտարապետությունծրագիրը մշակելով և միացնելով FPGA, և այնուհետև չափել ալգորիթմների կատարման արագությունը մոդելավորված MC բլոկների որոշակի վայրում և յուրաքանչյուր բլոկի առանձին առանձին գործառական շարք:

Ըստ ելքային ազդանշանի բնութագրերի ՝ FPGAառավել հաճախ նախատեսված է 3.3 Վ, 20 մԱ, Միկրոկոնտրոլեր 5 Վ, 20 մԱ

Տակ միկրոկոնտրոլեր AVR- ն, որը հաջողությամբ ներդրվել է Arduino հարթակում, գրվել են բազմաթիվ բաց ծրագրեր, մշակվել են բազմաթիվ գործիքներ ՝ սենսորների, շարժիչների, մոնիտորների և այն ամենի տեսքով, ինչ ցանկանում է ձեր սիրտը: Arduino- ն այժմ ավելի շատ նման է շինարարական հավաքածուի երեխաների և մեծահասակների համար: Այնուամենայնիվ, մի մոռացեք, որ այս կոնստրուկտորի միջուկը վերահսկում է «խելացի տները», ժամանակակից սպառողական էլեկտրոնիկան, տեխնիկան, մեքենաները, ինքնաթիռները, զենքերը և նույնիսկ տիեզերանավերը: Անկասկած, նման կոնստրուկտորը կլինի լավագույն նվերներից մեկը մարդկության ուժեղ կեսի ցանկացած ներկայացուցչի համար:

Սկզբունքորեն, ամեն ինչ պարզ է:

Դեռ հարցեր ունե՞ք: Գրեք մեկնաբանություն: Մենք կպատասխանենք և կօգնենք ձեզ պարզել դա =)

Եկեք տեսնենք, թե ինչպես են դրանք իրականում տարբերվում և որո՞նք են նմանությունները թվային ռադիոէլեկտրոնային սարքերի այս երկու տեսակների միջև:

Թե՛ միկրոպրոցեսորը, և թե՛ միկրոկոնտրոլերը նախատեսված են որոշակի գործողություններ կատարելու համար. Նրանք հիշողությունից վերցնում են ցուցումներ և կատարում այդ հրահանգները (թվաբանական կամ տրամաբանական գործողություններ են), և արդյունքն օգտագործվում է ելքային սարքերը սպասարկելու համար: Ինչպես միկրոկոնտրոլերը, այնպես էլ միկրոպրոցեսորը ունակ են անընդհատ հիշողությունից դուրս բերել ցուցումներ և կատարել դրանք, քանի դեռ սարքը միացված է: Հրահանգները բիթերի հավաքածու են: Այս հրահանգները միշտ վերցվում են պահեստային վայրից, որը կոչվում է հիշողություն:

Ինչ է միկրոպրոցեսորը

Միկրոպրոցեսոր (անգլալեզու գրականության մեջ MPU - միկրոպրոցեսորային սարք ) պարունակում է համակարգչային կենտրոնական պրոցեսորային միավորի կամ CPU- ի (CPU - Central Processing Unit) մեկ կիսահաղորդչային բյուրեղի (IC - ինտեգրալ սխեմա կամ արևմտյան ոճով - Integrated Circuit) ֆունկցիոնալությունը:

Իր հիմքում դա միկրոհամակարգիչ է, որն օգտագործվում է թվաբանական և տրամաբանական գործողություններ կատարելու, համակարգի կառավարման, տվյալների պահպանման և այլնի համար:

Միկրոպրոցեսորը մշակում է տվյալները մուտքագրվող ծայրամասային սարքերից և փոխանցում մշակված տվյալները դեպի ելքային ծայրամասային սարքեր:

Կան չորս հիմնական տիպի պրոցեսորներ, որոնք տարբերվում են իրենց ճարտարապետությամբ:

Միկրոպրոցեսորներ `հրահանգների ամբողջական փաթեթով (Complex Instruction Set Computer, CISC- ճարտարապետություն): Բնութագրված հրահանգի երկարության ոչ ֆիքսված արժեք, թվաբանական գործողությունների կոդավորում մեկ հրահանգով, փոքր թվով գրանցամատյաններ, որոնք կատարում են խիստ սահմանված գործառույթներ: Այս տեսակի պրոցեսորների օրինակ է x86 ընտանիքը:

Կրճատված հրահանգների համակարգիչ (RISC ճարտարապետություն) միկրոպրոցեսորներ: Տիրապետել, որպես կանոն, պարզեցված հրահանգների շնորհիվ կատարողականի բարձրացում, ինչը հեշտացնում է գործընթացըվերծանում և, համապատասխանաբար, կրճատում դրանց կատարման ժամանակը: GPU- ների մեծ մասը նախագծված են այս տիպի ճարտարապետության օգտագործմամբ:

Միկրոպրոցեսորներ `նվազագույն հրահանգների հավաքածուով (Minimal Instruction Set Computer, MISC- ճարտարապետություն): Ի տարբերություն RISC ճարտարապետության, նրանք օգտագործում են երկար վերահսկիչ բառեր, ինչը հնարավորություն է տալիս բավականին բարդ գործողություններ կատարել սարքի աշխատանքի մեկ ցիկլում: Երկար «հրամանատարական բառերի» ձեւավորումը հնարավոր է դարձել միկրոպրոցեսորային սարքերի հզորության ավելացման շնորհիվ:

Superscalar պրոցեսորներում և օգտագործվում են բազմաթիվ հրահանգների ապակոդավորիչներորոնք աշխատանքով ծանրաբեռնում են բազմաթիվ կատարողական միավորներ... Հրամանների հոսքի կատարման պլանավորումը տեղի է ունենում դինամիկ կերպով և իրականացվում է հենց հաշվիչ միջուկի կողմից: Այս տեսակի ճարտարապետությամբ պրոցեսորի օրինակ է, օրինակ, Cortex A8- ը:

Նաև կցանկանայի առանձնացնել հատուկ նշանակության միկրոպրոցեսորները(ASIC - Application S pecific I ntegrated C ircuit): Ինչպես անունն է հուշում, նախատեսված են կոնկրետ խնդիր լուծելու համար: Ի տարբերություն ընդհանուր նշանակության միկրոպրոցեսորների, դրանք օգտագործվում են հատուկ սարքում և կատարում են որոշակի գործառույթներ, որոնք հատուկ են միայն այս սարքին: Նեղ դասի գործառույթների կատարման մասնագիտացումը հանգեցնում է սարքի արագության բարձրացման և, որպես կանոն, թույլ է տալիս նվազեցնել նման ինտեգրալ սխեմայի արժեքը: Նման միկրոպրոցեսորների օրինակ կարող է լինել միկրոհարումը, որը նախատեսված է բացառապես բջջային հեռախոսի կառավարման համար:, աուդիո և վիդեո ազդանշանների ապարատային ծածկագրման և վերծանման միկրոշրջաններ `այսպես կոչվածթվային ազդանշանի պրոցեսորներ (Թվային ազդանշանի մշակում, DSP բազմամշակողներ): Կարող է իրականացվել որպես FPGA (mրագրավորվող տրամաբանական ինտեգրալ միացում): Նման պրոցեսորներ մշակելիսապարատային նկարագրության լեզուները (HDL - Hardware Description L anguage) օգտագործվում են դրանց ֆունկցիոնալությունը նկարագրելու համարինչպիսիք են Verilog- ը և VHDL- ը:

Միկրոպրոցեսորային համակարգերը կառուցված են մոտավորապես հետևյալ կերպ.

Ինչպես տեսնում եք, այս համակարգի միկրոպրոցեսորն ունի բազմաթիվ օժանդակ սարքեր, ինչպիսիք են միայն կարդալու հիշողությունը, պատահական մուտքի հիշողությունը, սերիական ինտերֆեյսը, ժամաչափը, մուտքի / ելքի պորտերը և այլն: Այս բոլոր սարքերը հրամաններ և տվյալներ են փոխանակում միկրոպրոցեսորի հետ համակարգի ավտոբուսի միջոցով: Միկրոպրոցեսորային համակարգի բոլոր օժանդակ սարքերը արտաքին են: Համակարգի ավտոբուսն իր հերթին բաղկացած է հասցեի ավտոբուսից, տվյալների ավտոբուսից և կառավարման ավտոբուսից:

Հիմա, եկեք նայենք միկրոկոնտրոլերին:

Ինչ է միկրոկոնտրոլերը

Ստորև բերված է միկրոկառավարիչի բլոկ -դիագրամ: Ո՞րն է դրա հիմնական տարբերությունը միկրոպրոցեսորից: Բոլոր տեղեկատու սարքերը, ինչպիսիք են միայն կարդալու հիշողությունը, պատահական մուտքի հիշողությունը, ժամաչափը, սերիական ինտերֆեյսը, մուտքի / ելքի պորտերը ներկառուցված են: Հետևաբար, կարիք չկա այս օժանդակ սարքերով ինտերֆեյսեր ստեղծել, և դա շատ ժամանակ է խնայում համակարգի դիզայների համար:

Միկրոկոնտրոլերը ոչ այլ ինչ է, քան միկրոպրոցեսորային համակարգ, որի բոլոր տեղեկատու սարքերը ներառված են մեկ չիպի մեջ: Եթե ​​ցանկանում եք ստեղծել մի սարք, որը փոխազդում է արտաքին հիշողության կամ DAC / ADC միավորի հետ, ապա ձեզ հարկավոր է միացնել միայն համապատասխան հոսանքի աղբյուրը, վերակայման սխեմա և բյուրեղ (ժամացույցի աղբյուր): Դրանք պարզապես խնդրահարույց են կիսահաղորդչային բյուրեղին ինտեգրվելու համար:

Միկրոկառավարիչի միջուկը (կենտրոնական մշակման միավոր) սովորաբար կառուցվում է RISC ճարտարապետության հիման վրա:

Միկրոկառավարիչի հիշողության մեջ գրված ծրագիրը կարող է պաշտպանված լինել դրա հետագա ընթերցման / գրելու հնարավորությունից, ինչը պաշտպանություն է ապահովում դրա չարտոնված օգտագործման դեմ:

Միկրոկոնտրոլերի և միկրոպրոցեսորների համեմատություն

	Միկրոպրոցեսոր	Միկրոկոնտրոլեր
Օգտագործումը	Համակարգչային համակարգեր	Ներկառուցված համակարգեր
Սարքը	Պարունակում է պրոցեսոր, ընդհանուր գրանցամատյաններ, կույտ ցուցիչներ, ծրագրի հաշվիչներ, ժամաչափ և ընդհատվող շղթաներ	Պարունակում է միկրոպրոցեսորային սխեմաներ և ունի ներկառուցված ROM, RAM, I / O սարքեր, ժամաչափեր և հաշվիչներ:
Տվյալների հիշողություն	Ունի բազմաթիվ հրահանգներ տվյալների տեղափոխման համար հիշողության և պրոցեսորի միջև:	Ունի մեկ կամ երկու հրահանգ ՝ տվյալները հիշողության և պրոցեսորի միջև տեղափոխելու համար:
Էլեկտրական սխեմաներ	Բարձր բարդություն	Բավական պարզ
Ախսեր	Ամբողջ համակարգի արժեքը մեծանում է	Systemածր համակարգի արժեքը
Գրանցամատյանների քանակը	Ունի ավելի քիչ գրանցամատյաններ, գործողությունները հիմնականում կատարվում են հիշողության մեջ:	Ունի ավելի շատ գրանցամատյաններ, ուստի ավելի հեշտ է ծրագրեր գրել
Հիշողության սարք	Հիմնված է ֆոն Նեյմանի ճարտարապետության վրա: Programրագիրը և տվյալները պահվում են նույն հիշողության մոդուլում:	Հարվարդի ճարտարապետության հիման վրա: Progրագրերը և տվյալները պահվում են տարբեր հիշողության մոդուլներում:
Մուտքի ժամանակը	Հիշողության և մուտքի / ելքի ժամանակներն ավելի երկար են:	Օդանավերի հիշողության և մուտքի / ելքի սարքերի արագ մուտք գործելու ժամանակ:
Երկաթ	Պահանջում է ավելի շատ սարքավորում:	Պահանջում է ավելի քիչ սարքավորում:

Ձեր նոր զարգացման վրա հիմնված ճիշտ սարքի ընտրությունը կարող է բարդ լինել: Պետք է հավասարակշռություն գտնել գնի, աշխատանքի և էներգիայի սպառման միջև, և այդ ընտրությունների երկարաժամկետ հետևանքները պետք է հաշվի առնվեն: Օրինակ, եթե օգտագործվող սարքը, լինի դա միկրոկոնտրոլեր կամ միկրոպրոցեսոր, հիմք կդառնա նոր ապրանքատեսակների մի ամբողջ տեսականու համար:

Ո՞րն է տարբերությունը միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերի միջև:

Նախ, եկեք նայենք միկրոկոնտրոլերի (MCU) և միկրոպրոցեսորի (MPU) տարբերությանը: Սովորաբար, միկրոկառավարիչը օգտագործում է ներկառուցված ֆլեշ հիշողություն, որի մեջ պահվում և կատարվում է իր ծրագիրը: Դրա շնորհիվ միկրոկառավարիչը գործարկման շատ կարճ ժամանակ ունի և կարող է շատ արագ կատարել ծածկագիրը: Ներկառուցված հիշողություն օգտագործելիս միակ սահմանափակումը դրա սահմանափակ չափն է: Շուկայում առկա միկրոկոնտրոլերների մեծամասնությունը ունեն առավելագույն ֆլեշ հզորություն ~ 2 մեգաբայթ: Սա կարող է որոշիչ նշանակություն ունենալ որոշ ծրագրերի համար:

Միկրոպրոցեսորները չունեն հիշողության չափի սահմանափակում, քանի որ նրանք օգտագործում են արտաքին հիշողություն `ծրագիրը և տվյալները պահելու համար: Սովորաբար ծրագիրը պահվում է ոչ անկայուն հիշողության մեջ, ինչպիսիք են NAND- ը կամ սերիական ֆլեշ հիշողությունը: Գործարկման ժամանակ ծրագիրը բեռնվում է արտաքին DRAM- ում և այնուհետև կատարվում է: Միկրոպրոցեսորը ի վիճակի չէ նույնքան արագ սկսել, որքան միկրոկառավարիչը, բայց RAM- ի և ոչ անկայուն հիշողության քանակը, որը կարող է միացվել պրոցեսորին, կարող է հասնել հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր մեգաբայթերի:

Միկրոկառավարիչի և միկրոպրոցեսորի միջև եղած մեկ այլ տարբերություն էլեկտրամատակարարման համակարգն է: Ներկառուցված լարման կարգավորիչի շնորհիվ միկրոկոնտրոլերին անհրաժեշտ է միայն մեկ արտաքին լարման արժեք: Մինչդեռ միկրոպրոցեսորը պահանջում է մի քանի տարբեր լարումներ միջուկի, ծայրամասային սարքերի, մուտքի / ելքի և այլնի համար: Դիզայները պետք է հոգա տախտակի վրա այդ լարման առկայության մասին:

Ինչ ընտրել MPU կամ MCU:

Միկրոկոնտրոլերի կամ միկրոպրոցեսորի ընտրությունը որոշվում է մշակվող սարքի տեխնիկական բնութագրի որոշ ասպեկտներով: Օրինակ, մի շարք ծայրամասային միջերեսային ալիքներ են պահանջվում, որոնք միկրոկոնտրոլերը չեն կարող ապահովել: Կամ ինտերֆեյսի պահանջները չեն կարող բավարարվել միկրոկառավարիչի միջոցով, քանի որ այն չունի հիշողություն և կատարում: Երբ մենք սկսում ենք զարգանալ առաջին անգամ, մենք գիտենք, որ ապրանքը կարող է շատ բան փոխվել ապագայում: Այս դեպքում, թերևս, լավագույն լուծումը կլինի ինչ-որ տեղ դուրս պլատֆորմի օգտագործումը: Այս կերպ մենք հաշվի կառնենք հաշվիչ հզորության և ինտերֆեյսի հնարավորությունների պահուստը սարքի ապագա փոփոխությունների համար:

Մեկ ասպեկտը, որը դժվար է որոշել, ապագա համակարգի աշխատանքի համար պահանջվող արագությունն է: Այս չափանիշը կարող է քանակականացվել այսպես կոչված հաշվարկային հզորության միջոցով, որը չափվում է Dhrystone MIPS- ով կամ DMIPS- ով (Dhrystone- ը համակարգչի աշխատանքի սինթետիկ չափանիշ է, իսկ MIPS- ը `վայրկյանում միլիոնավոր հրահանգների քանակ): Օրինակ, ARM Cortex-M4 միջուկի վրա հիմնված Atmel SAM4 միկրոկառավարիչը ապահովում է 150 DMIPS, մինչդեռ ARM Cortex-A5 միկրոպրոցեսորը, ինչպիսին է Atmel SAM5AD3- ը, կարող է ապահովել մինչև 850 DMIPS: Պահանջվող DMIPS- ը գնահատելու եղանակներից մեկն է տեսնել, թե որքան կատարողական է անհրաժեշտ հայտի մի մասը գործարկելու համար: Ձեր ծրագրի համար լիարժեք օպերացիոն համակարգ (Linux, Android կամ Windows CE) աշխատելու համար կպահանջվի մոտ 300 - 400 DMIPS գործարկման համար: Եվ եթե օգտագործվում է RTOS հավելվածի համար, ապա բավական է ընդամենը 50 DMIPS: RTOS- ի օգտագործումը նույնպես պահանջում է ավելի քիչ հիշողություն, քանի որ միջուկը սովորաբար զբաղեցնում է մի քանի կիլոբայթ: Unfortunatelyավոք, լիարժեք օպերացիոն համակարգը պահանջում է հիշողության կառավարման միավոր (MMU), որն իր հերթին սահմանափակում է պրոցեսորների միջուկների տեսակը, որոնք կարող են օգտագործվել:

Այն ծրագրերը, որոնք մեծ թվեր են պարունակում, պահանջում են DMIPS- ի որոշակի լուսանցք: Որքան դիմումը կենտրոնացած է թվային մշակման վրա, այնքան մեծ է միկրոպրոցեսորից օգտվելու հավանականությունը:

Օգտվողի միջերեսի օգտագործումը ՝ լինի դա սպառողական, թե արդյունաբերական էլեկտրոնիկա, լուրջ քննարկում է պահանջում: Սպառողներն արդեն սովոր են օգտագործել ինտուիտիվ գրաֆիկական միջերեսներ, և արդյունաբերությունը գնալով ավելի է կիրառում օպերատորի հետ փոխգործակցության այս մեթոդը:

Օգտվողի միջերեսի հետ կապված մի քանի գործոն կա: Նախ, կա լրացուցիչ հաշվարկային բեռ: Ինտերֆեյսի գրադարանը, ինչպիսին է Qt- ը, որը լայնորեն օգտագործվում է Linux- ում, լրացուցիչ կպահանջի 80-100 DMIPS: Երկրորդը `ինտերֆեյսի բարդությունն է: Որքան շատ եք օգտագործում անիմացիաներ, էֆեկտներ և մուլտիմեդիա բովանդակություն, այնքան բարձր է պատկերի լուծաչափը, այնքան ավելի շատ կատարման և հիշողության կարիք կունենաք: Հետեւաբար, ամենայն հավանականությամբ, այստեղ հարմար է միկրոպրոցեսոր: Որպես այլընտրանք, ցածր լուծաչափի էկրանին ստատիկ էկրանով պարզ ինտերֆեյսը կարող է իրականացվել միկրոկոնտրոլերի վրա:

Մեկ այլ փաստարկ հօգուտ միկրոպրոցեսորի `ներկառուցված TFT LCD կարգավորիչն է: Քիչ միկրոկոնտրոլերներ ներառում են նման մոդուլ: Միկրոկոնտրոլերի համար կարող եք տեղադրել արտաքին TFT LCD վերահսկիչ և որոշ այլ վարորդներ, բայց անհրաժեշտ է հաշվի առնել արտադրանքի արդյունքում ստացված արժեքը:

TFT LCD կարգավորիչներով ֆլեշ միկրոկոնտրոլերներն այժմ շուկայում են, սակայն էկրանը քշելու համար դեռ պետք է լինի բավականաչափ RAM: Օրինակ, 16 գույնի QVGA 320x240 համար անհրաժեշտ է 150 ԿԲ օպերատիվ հիշողություն ՝ պատկերը մատուցելու և ցուցադրումը թարմացնելու համար: Սա բավականին մեծ քանակությամբ RAM է և կարող է պահանջվել արտաքին հիշողություն, ինչը նույնպես կազդի ինքնարժեքի գնի վրա:

Առավել բարդ գրաֆիկական ինտերֆեյսերը, հատկապես 4.3 դյույմից ավելի դիսփլեյներ օգտագործող, պահանջում են միկրոպրոցեսորների օգտագործում: Մինչ միկրոպրոցեսորները գերակշռում են այն ծրագրերում, որոնք օգտագործում են TFT գունավոր ինտերֆեյս, միկրոկոնտրոլերները հանդիսանում են հատվածի կամ կետային մատրիցային LCD- ների և այլ սերիական ցուցադրումների թագավորը:

Հաղորդակցության տեսանկյունից, միկրոկոնտրոլերների և միկրոպրոցեսորների մեծ մասը ներառում է ամենահայտնին: Սակայն գերարագ ինտերֆեյսերը, ինչպիսիք են HS USB 2.0, 10/100 Մբիթ/վ արագությամբ Ethernet նավահանգիստները կամ Gigabit Ethernet նավահանգիստները, որպես կանոն, հայտնաբերվում են միայն միկրոպրոցեսորների վրա, քանի որ դրանք ավելի հարմար են մեծ քանակությամբ տվյալների մշակման համար: Այստեղ առանցքային խնդիրը տվյալների հոսքը կարգավորելու համար ճիշտ ալիքների և թողունակության առկայությունն է: Ationsրագրերը, որոնք օգտագործում են գերարագ միացումներ և կենտրոնացած են օպերացիոն համակարգի վրա, պահանջում են միկրոպրոցեսորների օգտագործում:

Միկրոկոնտրոլերի և միկրոպրոցեսորների միջև ընտրությունը որոշելու մեկ այլ կարևոր ասպեկտ է դիմումի դետերմինիստական ​​արձագանքման ժամանակի պահանջը: Պրոցեսորի միջուկի, ներկառուցված ֆլեշ հիշողության և RTOS (իրական ժամանակի օպերացիոն համակարգ) կամ մաքուր C կոդի տեսքով ծրագրային ապահովման շնորհիվ միկրոկոնտրոլերը միանշանակ կղեկավարի այս չափանիշը:

Մեր քննարկման վերջին մասը կլինի էներգիայի սպառման մասին: Մինչ միկրոպրոցեսորն ունի անջատման ռեժիմներ, տիպիկ միկրոկոնտրոլերն ունի շատ ավելին: Բացի այդ, միկրոպրոցեսորի արտաքին սարքավորումները դժվարացնում են այս ռեժիմներին անցումը: Միկրոկոնտրոլերի իրական սպառումը շատ ավելի փոքր է, քան միկրոպրոցեսորինը: Օրինակ, էներգախնայողության ռեժիմում `գրանցամատյանների և RAM- ի պահպանմամբ, միկրոկառավարիչը կարող է սպառել 10-100 անգամ ավելի քիչ:

Եզրակացություն

Միկրոկառավարիչի և միկրոպրոցեսորի միջև ընտրությունը կախված է բազմաթիվ գործոններից, ինչպիսիք են կատարումը, հնարավորությունները և զարգացման բյուջեն:

Ընդհանրապես, միկրոկառավարիչները սովորաբար օգտագործվում են ծախսերի օպտիմիզացված լուծումների մեջ, որտեղ արտադրանքի արժեքը և էներգախնայողությունը կարևոր են: Նրանք, օրինակ, լայնորեն օգտագործվում են ծայրահեղ ցածր էներգիայի ծրագրերում, որտեղ պահանջվում է երկար մարտկոց: Օրինակ ՝ հեռակառավարման վահանակներում, սպառման էլեկտրաէներգիայի հաշվիչներ, անվտանգության համակարգեր և այլն: Դրանք օգտագործվում են նաև այնտեղ, որտեղ պահանջվում է խիստ դետերմինիստական ​​համակարգի վարքագիծ:

Միկրոպրոցեսորները սովորաբար օգտագործվում են ֆունկցիոնալ և բարձրորակ ծրագրեր ստեղծելու համար: Դրանք իդեալական են արդյունաբերական և սպառողական օպերացիոն համակարգի ծրագրերի համար, որտեղ հաշվարկը ինտենսիվ է կամ պահանջվում է բարձր արագությամբ հաղորդակցություն կամ թանկարժեք օգտագործողի միջերեսներ:

Եվ վերջին բանը. Ընտրեք վաճառող, որն առաջարկում է համատեղելի միկրոկառավարիչներ կամ միկրոպրոցեսորներ, որպեսզի կարողանան տեղափոխվել վեր կամ վար, ինչը մեծացնում է ծրագրակազմի կրկնակի օգտագործումը:

Միկրոպրոցեսորների և միկրոկոնտրոլերների միջև տարբերությունը: և ստացել լավագույն պատասխանը

Releboy- ի պատասխանը [գուրու]
ՄԻԿՐՈՊՐԵՍՍՈՐԸ միկրոհամակարգչային տեղեկատվության մշակման սարքի անկախ կամ մասն է, որը կազմված է մեկ կամ մի քանի խոշոր ինտեգրալ սխեմաների տեսքով (իրականում դա միկրոկոնտրոլի ուղեղ է): Մեկ չիպային միկրոհամակարգիչների գալուստը կապված է հսկողության ոլորտում համակարգչային ավտոմատացման զանգվածային կիրառման դարաշրջանի հետ: Ըստ երեւույթին, այս հանգամանքը որոշեց «վերահսկիչ» տերմինը (անգլ. Controller - կարգավորիչ, կառավարման սարք): Ներքին արտադրության անկման և տեխնոլոգիայի, ներառյալ հաշվիչ համակարգերի ներմուծման ավելացման պատճառով, «միկրոկառավարիչ» (ԲԿ) տերմինը փոխարինեց նախկինում օգտագործված «մեկ չիպային միկրոհամակարգիչ» տերմինը: Մեկ չիպային միկրոհամակարգչի առաջին արտոնագիրը տրվել է 1971 թվականին ամերիկյան Texas Instruments- ի աշխատակիցներ ինժեներներ Մ. Հենց նրանք էին առաջարկում մեկ բյուրեղի վրա տեղադրել ոչ միայն պրոցեսորը, այլև մուտքային-ելքային սարքերով հիշողությունը: Միկրոկոնտրոլերներ նախագծելիս պետք է հավասարակշռություն պահպանել մի կողմից չափի և արժեքի, իսկ մյուս կողմից `ճկունության և կատարողականի միջև: Տարբեր ծրագրերի դեպքում այս և այլ պարամետրերի օպտիմալ հարաբերակցությունը կարող է շատ տարբեր լինել: Հետևաբար, կան հսկայական թվով միկրոկոնտրոլերների տեսակներ, որոնք տարբերվում են պրոցեսորի մոդուլի ճարտարապետությունից, ներկառուցված հիշողության չափից և տեսակից, ծայրամասային սարքերի հավաքածուից, փաթեթի տեսակից և այլն: Մինչդեռ 16 բիթանոց ընդհանուր. նպատակային պրոցեսորները վաղուց ամբողջությամբ փոխարինվել են ավելի հզոր մոդելներով, 8-բիթանոց միկրոկոնտրոլերները շարունակում են լայնորեն կիրառվել: Դա պայմանավորված է նրանով, որ կան մեծ թվով ծրագրեր, որտեղ բարձր կատարողականություն չի պահանջվում, բայց ցածր արժեքը կարևոր է: Միևնույն ժամանակ, կան ավելի մեծ հաշվարկային հզորությամբ միկրոկոնտրոլերներ, ինչպիսիք են թվային ազդանշանի պրոցեսորները: Այսօր միկրոկառավարիչ տերմինը համակարգիչ է, որն ինքնաբերաբար կառավարում է ծայրամասային սարքերը ՝ առանց օպերատորի միջամտության: Նրանք սովորաբար աշխատում են ավտոմատացման ավելի ցածր մակարդակներում: Modernամանակակից անհատական ​​համակարգիչները հզոր և գերարագ միկրոկոնտրոլերներ են, որոնք ուղղված են օպերատորի մասնակցությամբ հսկայական թվով գործողությունների և գործառույթների կատարմանը: Հավաքեք և մշակեք տեղեկատվությունը վերահսկիչներից: Օգտագործվում է ավտոմատացման բարձր մակարդակներում:

Պատասխան ՝ -ից Էրենկի[գուրու]
ինչպես գիտեմ, միկրոպրոցեսորը արդեն ծրագրավորված է: և միկրոկառավարիչը կարող է ծրագրավորվել այնպես, ինչպես ցանկանում եք, կախված առաջադրանքներից, մեկ և միևնույն վերահսկիչը կարող է վերահսկել տարբեր թվերով բազմանիշ ցուցանիշի աշխատանքը, արտադրել հաճախականություն, վերահսկել տարբեր սարքերի անջատումը, նույնիսկ HF- ում: վերահսկել ինտերֆեյսի աշխատանքը (օրինակ ՝ մոդեմ), դրանք սովորաբար օգտագործվում են համեմատաբար էժան բազմաֆունկցիոնալ սարքերում ՝ կախված թողարկման ժամանակից, սարքի ֆունկցիոնալ ծառայությունը կարող է տարբերվել ՝ ծրագրով սահմանված

Պատասխան ՝ -ից Վլադիմիր Նիկոլաև[գուրու]
Միկրոկոնտրոլեր - համակարգիչ մեկ միկրոսխեմաների վրա: Նախատեսված է տարբեր էլեկտրոնային սարքեր վերահսկելու և դրանց միջև փոխազդելու համար `միկրոկոնտրոլերում տեղադրված ծրագրի համաձայն: Ի տարբերություն անհատական ​​համակարգիչներում օգտագործվող միկրոպրոցեսորների, միկրոկոնտրոլերները պարունակում են ներկառուցված լրացուցիչ սարքեր: Այս սարքերը կատարում են իրենց խնդիրները միկրոկոնտրոլերի միկրոպրոցեսորային միջուկի վերահսկողության ներքո:

Amazingարմանալի է, թե որքան քիչ տեխնոլոգիան է փոխել անհատական ​​համակարգիչների դեմքը: Առաջին կոմերցիոն միկրոպրոցեսորից (4-բիթանոց 4004), որը Intel- ը մշակեց 1971-ին 64-բիթանոց ավելի առաջադեմ և բազմակողմանի Itanium 2-ի համար, միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիան տեղափոխվեց հաջորդ սերնդի ճարտարապետության բոլորովին նոր դաշտ: Միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիայի առաջընթացը անհատական ​​հաշվարկներն ավելի արագ և հուսալի են դարձրել, քան երբևէ: Եթե ​​միկրոպրոցեսորը համակարգչային համակարգի սիրտն է, ապա միկրոկոնտրոլերը `ուղեղը: Թե՛ միկրոպրոցեսորը, և թե՛ միկրոկոնտրոլերը հաճախ օգտագործվում են միմյանց համար հոմանիշ կերպով այն պատճառով, որ նրանք ունեն ընդհանուր գործառույթներ և հատուկ նախագծված են իրական ժամանակի ծրագրերի համար: Այնուամենայնիվ, նրանք նույնպես ունեն իրենց բաժին տարբերությունները:

Ի՞նչ է միկրոպրոցեսորը:

Միկրոպրոցեսորը սիլիցիումի վրա հիմնված չիպ է, որն ունի միայն կենտրոնական մշակման միավոր: Այն համակարգչային համակարգի սիրտն է, որը նախատեսված է տվյալների հետ կապված տարբեր առաջադրանքների կատարման համար: Միկրոպրոցեսորները չեն ունենում RAM, ROM, IO կապեր, ժամաչափեր կամ այլ ծայրամասային սարքեր չիպի վրա: Դրանք պետք է ավելացվեն արտաքինից `դրանք ֆունկցիոնալ դարձնելու համար: Այն բաղկացած է ALU- ից, որը կարգավորում է բոլոր թվաբանական և տրամաբանական գործողությունները. վերահսկիչ միավոր, որը կառավարում և վերահսկում է հրահանգների հոսքը ամբողջ համակարգով. և Register Array, որը պահում է տվյալները հիշողությունից ՝ արագ մուտք գործելու համար: Դրանք նախատեսված են ընդհանուր օգտագործման ծրագրերի համար, ինչպիսիք են համակարգչային համակարգի տրամաբանական գործողությունները: Պարզ ասած, դա լիովին ֆունկցիոնալ մեկ ինտեգրալ միացում ունեցող պրոցեսոր է, որն օգտագործվում է համակարգչային համակարգի կողմից իր աշխատանքը կատարելու համար:

Ի՞նչ է միկրոկոնտրոլերը:

Միկրոկոնտրոլերը նման են պրոցեսոր ունեցող մինի համակարգչին, ինչպես նաև RAM, ROM, սերիական նավահանգիստներ, ժամաչափեր և I / O ծայրամասային սարքեր, որոնք կառուցված են մեկ չիպի մեջ: Այն նախատեսված է որոշակի աստիճանի վերահսկողություն պահանջող հատուկ առաջադրանքների համար, ինչպիսիք են հեռուստատեսության հեռակառավարիչը, LED էկրանը, խելացի ժամացույցները, տրանսպորտային միջոցները, լուսացույցի վերահսկումը, ջերմաստիճանի վերահսկումը և այլն: Այն բարձրորակ սարք է `միկրոպրոցեսորով, հիշողությամբ և I / O նավահանգիստներ մեկ չիպի վրա: Սրանք համակարգչային համակարգի ուղեղներն են, որոնք պարունակում են բավականաչափ սխեմաներ `առանց արտաքին հիշողության որոշակի գործառույթներ կատարելու համար: Քանի որ այն չունի արտաքին բաղադրիչներ, այն ունի ավելի քիչ էներգիայի սպառում ՝ այն իդեալական դարձնելով մարտկոցով աշխատող սարքերի համար: Պարզ խոսակցություն, միկրոկառավարիչը ամբողջական համակարգչային համակարգ է ՝ ավելի քիչ արտաքին սարքավորումներով:

Տարբերությունը միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերի միջև

1) միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերներում օգտագործվող տեխնոլոգիա

Միկրոպրոցեսորը ծրագրավորվող բազմաֆունկցիոնալ սիլիկոնային չիպ է, որը համակարգչային համակարգի ամենակարևոր բաղադրիչն է: Այն նման է համակարգչային համակարգի սրտին, որը բաղկացած է ALU- ից (Թվաբանական տրամաբանական միավոր), կառավարման միավորից, հրահանգների ապակոդավորիչներից և գրանցիչների զանգվածից: Միկրոկոնտրոլերը, ընդհակառակը, ներդրված համակարգի սիրտն է, որը միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիայի կողմնակի արտադրանք է:

2) միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերային ճարտարապետություն

Միկրոպրոցեսորը պարզապես ինտեգրալ միացում է ՝ առանց RAM, ROM կամ I / O կապի: Հիմնականում այն ​​վերաբերում է համակարգչային համակարգի կենտրոնական մշակման միավորին, որը վերցնում, մեկնաբանում և կատարում է իրեն տրված հրամանները: Այն ինտեգրում է պրոցեսորի գործառույթները մեկ միասնական սխեմայի մեջ: Մյուս կողմից, միկրոկոնտրոլերներն ավելի հզոր սարքեր են, որոնք պարունակում են միկրոպրոցեսորային սխեմաներ և ունեն RAM, IO և պրոցեսոր մեկ չիպի մեջ:

3) միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերի աշխատանք

Միկրոպրոցեսորը պահանջում է արտաքին ավտոբուս `ծայրամասային սարքերին միանալու համար, ինչպիսիք են RAM- ը, ROM- ը, անալոգային և թվային IO- ն, ինչպես նաև սերիական նավահանգիստները: ALU- ն կատարում է բոլոր թվաբանական և տրամաբանական գործողությունները հիշողությունից կամ մուտքային սարքերից և կատարում արդյունքները ելքային սարքերի վրա: Միկրոկոնտրոլերը փոքր սարք է, որի բոլոր ծայրամասային սարքերը տեղադրված են մեկ չիպի մեջ և նախատեսված է որոշակի առաջադրանքներ կատարելու համար, օրինակ ՝ այլ սարքերի կառավարման ծրագրեր կատարելու համար:

4) Տվյալների հիշողություն միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերի մեջ

Տվյալների հիշողությունը PIC- ի մի մասն է, որը պարունակում է հատուկ գործառույթների և ընդհանուր նշանակության գրանցամատյաններ: Այն ժամանակավորապես պահում է տվյալները և պահում միջանկյալ արդյունքներ: Միկրոպրոցեսորները կատարում են մի քանի հրահանգ, որոնք պահվում են հիշողության մեջ և արդյունքները ուղարկում են ելքին: Միկրոհսկիչները պարունակում են մեկ կամ ավելի պրոցեսորներ RAM- ի և այլ ծայրամասային սարքերի հետ միասին: Պրոցեսորը հուշումներ է բերում հիշողությունից և կատարում արդյունքները:

5) պահպանումը միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերի մեջ

Միկրոպրոցեսորները հիմնված են ֆոն Նեյմանի ճարտարապետության վրա (հայտնի է նաև որպես ֆոն Նեյմանի մոդել և Պրինստոնի ճարտարապետություն), որոնցում կառավարման միավորը ստանում է հրամաններ ՝ սարքավորումների վրա վերահսկիչ ազդանշաններ նշանակելով և վերծանելով դրանք: Գաղափարը կայանում է նրանում, որ հրահանգները պահվեն հիշողության մեջ այն տվյալների հետ մեկտեղ, որոնց վրա գործում են հրահանգները: Մյուս կողմից, միկրոկառավարիչները հիմնված են Հարվարդի ճարտարապետության վրա, որտեղ հրահանգներն ու ծրագրի տվյալները պահվում են առանձին:

6) միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերային ծրագրեր

Միկրոպրոցեսորները մեկ չիպային զանգվածի պահեստավորման սարք են և ներդրված են մի քանի ծրագրերում, ինչպիսիք են ճշգրտման հսկողությունը, լուսացույցի վերահսկումը, ջերմաստիճանի վերահսկումը, փորձարկման գործիքները, իրական ժամանակի մոնիտորինգի համակարգը և այլն: Միկրոկոնտրոլերները հիմնականում օգտագործվում են էլեկտրական և էլեկտրոնային սխեմաներում և սարքերում ավտոմատ կառավարման սարքեր, ինչպիսիք են բարձրորակ բժշկական գործիքները, մեքենայի շարժիչի կառավարման համակարգերը, արևային լիցքավորիչները, խաղային մեքենան, լուսացույցի կառավարումը, արդյունաբերական կառավարման սարքերը և այլն:

Միկրոպրոցեսոր ընդդեմ միկրոկոնտրոլերի. Համեմատության աղյուսակ

Միկրոպրոցեսորային և միկրոկոնտրոլերի ամփոփում

Այս տերմինների հիմնական տարբերությունը ծայրամասային սարքերի առկայությունն է: Ի տարբերություն միկրոկոնտրոլերների, միկրոպրոցեսորները չունեն ներկառուցված հիշողություն, ROM, սերիական նավահանգիստներ, ժամաչափեր և համակարգ կազմող այլ ծայրամասային սարքեր: Externalայրամասային սարքերի հետ հաղորդակցվելու համար պահանջվում է արտաքին ավտոբուս: Մյուս կողմից, միկրոկառավարիչը ունի բոլոր ծայրամասային սարքերը, ինչպիսիք են պրոցեսորը, RAM- ը, ROM- ը և IO- ն մեկ չիպի մեջ: Այն ունի ներքին հսկողության ավտոբուս, որը հասանելի չէ դիզայներին: Քանի որ բոլոր բաղադրիչները փաթեթավորված են մեկ չիպի մեջ, այն կոմպակտ է ՝ այն իդեալական դարձնելով լայնածավալ արդյունաբերական ծրագրերի համար: Միկրոպրոցեսորը համակարգչային համակարգի սիրտն է, իսկ միկրոկոնտրոլերը `ուղեղը: