Organizácia pamäťového mikrokontroléra

I / O porty

Počítadlá časovača

Prerušiť

ANALOG-DIGITAL CONVERTER

Komunikačné rozhrania

• Univerzálny synchrónny transceiver USART

Video kurz pre programovanie mikrokontrolérov STM32

Mikroprocesorsoftvérové \u200b\u200ba riadené zariadenie, ktoré implementuje proces spracovania digitálnych informácií a kontrolovať ich. Mikroprocesor je implementovaný ako veľký (bis) alebo super-veľký (SBI) integrálny čip. Mikroprocesor vykonáva úlohu procesora v digitálnych systémoch na rôzne účely.

Hlavným rysom mikroprocesora je možnosť programovania logiky práce.

Microcontroller (MCU) - mikroobvod určený na riadenie elektronických zariadení. Typický mikrokontrolér kombinuje funkcie procesora a periférne zariadeniaMôže obsahovať RAM a ROM. V podstate je to jeden littický počítač schopný vykonávať jednoduché úlohy. Použitie jediného čipu namiesto celého súboru, ako v prípade konvenčných procesorov používaných v osobných počítačoch, výrazne znižuje veľkosť, spotrebu energie a náklady na zariadenia postavené na základe mikrokontrolérov.

Mikroprocesorový systém (poslanci) Je to funkčne dokončený produkt pozostávajúci z jedného alebo viacerých zariadení, najmä mikroprocesorov: mikroprocesor a / alebo mikrokontrolér.

Mikroprocesorové zariadenie (MPU) je funkčný a konštruktívny dokončený produkt pozostávajúci z niekoľkých mikrobožík, ktorý zahŕňa mikroprocesor; Je určený na vykonanie špecifického súboru funkcií: Príjem, spracovanie, prenos, konverziu a riadenie informácií.

Hlavné výhody mikroprocesorových systémov V porovnaní s digitálnymi systémami na "HARD LOGIKE".

• Multifunkčnosť: veľká kvantita Funkcie môžu byť implementované na jednej databáze prvku.
• Flexibilita: možnosť korekcie a modifikácie programu mikroprocesora na implementáciu rôzne režimy Systémové práce.
• Kompaktnosť: miniatúrne rozmery čipu a zníženie ich množstva v porovnaní s implementáciou na "tuhé logike" umožňujú znížiť rozmery zariadení.
• Zvýšená imunita hluku: menej spojovacích vodičov prispieva k zlepšeniu spoľahlivosti zariadenia.
• Výkon: Schopnosť aplikovať veľké prevádzkové frekvencie a zložitejšie algoritmy spracovania informácií.
• Ochrana informácií: Schopnosť chrániť program mikroprocesora z čítania vám umožní chrániť vývojárov autorských práv.

Hoci mikroprocesor je univerzálnymi prostriedkami na spracovanie digitálnych informácií, však samostatné aplikácie vyžadujú vykonávanie určitých špecifických variantov ich štruktúry a architektúry. Preto sú dve triedy pridelené funkčným znakom: mikroprocesory všeobecný účel a špecializované mikroprocesory. Medzi špecializovanými mikroprocesormi boli mikrokontroléry najjednoduchšie distribuované, určené na vykonávanie riadiacich funkcií rôznych objektov a procesory digitálnych signálov (procesor DSP - digitálny signál), ktoré sú zamerané na implementáciu postupov poskytujúcich potrebnú konverziu analógové signályv digitálnej forme.

Neúplný zoznam periférií, ktoré môžu byť prítomné v mikrokontrolérii, zahŕňa:

• rôzne I / O rozhrania, ako napríklad UART, I²C, SPI, CAN, USB, Ethernet;
• analógovo-digitálne a digitálne analógové konvertory;
• komparátory;
• modulátory z latónov a pulzov;
• počítadlá časovača;
• hodinový frekvenčný generátor;
• regulátory displejov a klávesníc;
• integrované polia pamäte flash.

Myšlienka umiestnenia na jeden kryštál mikroprocesorov a periférnych zariadení patrí inžinierom M. Kochen a G. BUN, zamestnancom Texas Instruments. Prvý mikrokontrolér bol 4-bitový TMS1000 z Texasových nástrojov, ktoré obsahovali RAM (32 bajtov), \u200b\u200bROM (1 KB), hodiny a podporu pre I / O. Vydané v roku 1972, mal nový spôsob, ako pridať nové pokyny na pridanie nových pokynov.

V roku 1976 (5 rokov po vytvorení prvého mikroprocesora) sa objavil prvý mikrokontrolér inteligencia, Okrem centrálneho procesora, tam boli 1 kilobajtov pamäťových pamäťových programov, 64 dátových pamäťových bajtov, dvoch osembitých časovačov, generátor hodín a 27 I / O porty. Mikropätky rodiny 8048 boli použité v predpony konzoly Magnovox Odyssey, v prvej klávesnici IBM PC a v mnohých ďalších zariadeniach.

Dnes veľkí výrobcovia Mikrokontroléry by mali byť uvedené Atmel, mikročip, ST Mikroelektronika, Texas Instruments, Freescale Semiconductor, NXP atď.

Mikrokontrolér - Toto je špeciálny mikroobvod určený na riadenie rôznych elektronických zariadení. Mikrokontroléry sa najprv objavili v tom istom roku ako celkové mikroprocesory (1971).

Vývojári mikrokontrolérov prišli s vtipným nápadom - kombinujú procesor, pamäť, ROM a perifériu v jednom prípade, externe podobné obvyklému čipu. Odvtedy, výroba mikrokontrolérov má každý rok mnohokrát vyšší ako výroba procesorov a potreba ich nie je znížená.

Mikrokontroléry produkujú desiatky spoločností, a nielen moderné 32-bitové mikrokontroléry, ale aj 16, a dokonca 8-bitové (ako I8051 a analógy). Vo vnútri každej rodiny môžete často nájsť takmer rovnaké modely, ktoré sa líšia rýchlosťou CPU a množstva pamäte.

Mikrokontroléry, spravidla, nefunguje sám, ale je bezšvíkové, kde sú okrem toho pripojené obrazovky, vstupy klávesnice, rôzne senzory atď.

Softvér Microcontroller môže prilákať pozornosť tých, ktorí milujú "Chase bity", pretože zvyčajne pamäť v mikrokontroléry je od 2 do 128 kB. Ak je menej, potom napíšte na assembler alebo Forte, ak existuje príležitosť, používate špeciálne verzie Beysik, Pascal, ale väčšinou - Si. Pred konečne naprogramujte mikrokontrolér, je testovaný v emulátoroch - softvér alebo hardvér.

Otázka môže vzniknúť: mikroprocesor a mikrokontrolér je len iným názvom toho istého zariadenia, alebo je to všetko rovnaké rôzne veci?

Mikroprocesor IT je centrálnym zariadením akéhokoľvek počítača, vyrobený integrovanou technológiou. Samotný názov navrhuje, aby sa vyskytli výpočtové procesy. V záujme počítača z neho, aj keď nie je veľmi moderné a výkonné (zapamätajte si amatérske štruktúry Radio 86 alebo Sinclair), musí byť doplnená externými zariadeniami. Po prvé, toto je RAM a porty pre zadanie informačného výstupu.

Mikrokontrolér má procesor, RAM, pamäť pamäť, a okrem toho, celá sada periférnych zariadení, ktoré prevádza procesor do plnohodnotného počítača. Podľa starej terminológie sovietskych čias sa takéto zariadenia nazývali jednosielačný mikro počítač. Ale sovietska výpočtová technika, ako viete, šiel do slepého konca a s ním a omev.

Technika zámorského výpočtovej techniky nestojí, takže OMES sa stali známymi ako regulátory (z angličtiny. Control - Spravovanie, kontrolu). A v skutočnosti sa kontrolóri ukázali byť veľmi vhodné na riadenie rôznych techník, ani veľmi ťažké.

Mikrokontrolér už nie je procesorom, ale nie počítačom.

Hlavnou kalkulačkou je centrálny procesor existujúci v každom počítači. Aj keď počítač nie je určený výlučne pre výpočtové zaťaženie, procesor je v ňom hlavným prvkom. Ale nielen počítač má procesor.

Ak si premýšľate a pozrite sa na, môžete zistiť, že spracovatelia sa používajú vo väčšine domácich spotrebičov. Iba tam nie sú také procesory v počítači, ale mikroprocesory a dokonca aj mikrokontroléry.

Čo je teda mikrokontrolér a čo sa líši od skutočného procesora alebo sú to úplne odlišné elektronické komponenty?

Veľké integrované čipy alebo čipy s veľkým stupňom integrácie a procesorov. Mikroprocesory sú v podstate rovnaké procesory, ale kvôli predponu "Micro" určujú ich podstatu, že sú miniatúrne svojho "veľkého" kolegu. Vo svojom historickom čase, procesor s jeho veľkosťou nemohol mať jednu izbu, je vhodná na to, aby im zavolal ako vyhynuté dinosaury makro-procesory, takže sú nejako zjednodušené v modernej elektronickej koncepcii.

Znížené v rozmeroch a usporiadaný procesor má menej miesta a môže byť umiestnený v kompaktnejší produkt, je to mikroprocesor. Samotný procesor je však malý schopný urobiť, okrem údajov, ktoré sa majú poslať medzi registrami a vykonávať niektoré aritmetické a logické akcie na ne.

Aby sa mikroprocesor odosielať údaje do pamäte, táto pamäť musí byť prítomná buď na samotnom krištáľu, na ktorom sa nachádza samotný prvok procesora, alebo sa pripojte k externej RAM vyrobenej ako samostatný kryštál alebo modul.

Okrem pamäte musí procesor interagovať s externými zariadeniami - periférie. V opačnom prípade je možné očakávať, aké výhody možno očakávať od prevádzky procesora, miešanie a presunutie údajov tam a tu. Význam sa vyskytuje, keď procesor interaguje s I / O zariadeniami. Počítač má klávesnicu, myš manipulátor a zobrazovacie zariadenia ako displej, voliteľne tlačiareň a napríklad skener znova zadáte informácie.

Na ovládanie I / O zariadenia sú určite potrebné vhodné tlmivé schémy a prvky. Na základe nich implementované rozhranie takzvané hardvér. Metódy interakcie s prvkami rozhrania zahŕňajú prítomnosť I / O porty, dekodéry adries a formáty pneumatík s pufrovacími schémami, na zvýšenie nosnosti mikroprocesora.

Integrácia procesora so všetkými potrebnými dodatočnými prvkami, aby bol tento výrobok nalial do niektorých dokončených konštruktívnych a vedie k tvorbe mikrokontroléra. Mikrocirk alebo mikrokontrolér čip implementuje procesor a obvody rozhrania na jednom kryštále.

Samostatný čip, ktorý obsahuje takmer všetko, stačí postaviť kompletný produkt a je tu príklad typického mikrokontroléra. Napríklad zápästia elektronické hodiny alebo budík majú vo vnútri mikrokontroléra, ktorý implementuje všetky funkcie takéhoto zariadenia. Samostatné periférne zariadenia sú pripojené priamo k nohám čipu mikrokontrolérov, alebo ďalšie prvky alebo mikrobuchy sú zdieľané s malou alebo strednou integráciou.

Mikrokontroléry sú široko používané vo výrobkoch, ktoré obsahujú celý systém úplne v jednom miniatúrnom mikroobvode, často nazývanom microsite. Napríklad kreditná karta "čip" obsahuje mikrokontrolér vo vnútri plastového základu. Tiež vnútri sám obsahuje mikrokontrolér. A príklady používania a používania mikrokontrolérov sú tak rozsiahle v modernom svete, čo je ľahké zistiť prítomnosť regulátora v akomkoľvek menej inteligentnom zariadení z detských hračiek bezdrôtový headset Mobilný telefón.

Myslite aj na našich stránkach:

Pozri tiež na túto tému Vzdelávacie video kurzy SELIVANOV MAKCHIMA:

Kurčatá pre tých, ktorí sú už oboznámení s základmi elektroniky a programovania, ktorý pozná základné elektronické komponenty zber jednoduché schémy, Viem, ako udržať spájkovaciu železo a chce ísť na kvalitatívne novú úroveň, ale neustále odkladá tento prechod kvôli ťažkostiam pri vývoji nového materiálu.

Kurz je nádherný a tí, ktorí nedávno uskutočnili prvé pokusy o štúdium programovania mikrokontrolérov, ale je to už pripravené ukončiť všetko od toho, čo nefunguje alebo nefunguje, ale nie tak, ako potrebuje (známy?!).

Kurz bude užitočný a tí, ktorí už zbierajú jednoduché (a nemajú veľmi) schémy na mikrokontroléry, ale zle chápu podstatu, ako mikrokontrolér funguje a ako interaguje s externými zariadeniami.

Kurz je venovaný tréningu pre programovanie mikrokontrolérov v jazyku SI. Charakteristickým znakom kurzu je štúdium jazyka na veľmi hlbokej úrovni. Školenie sa vyskytuje v príklade AVR mikrokontrolérov. Ale v zásade bude vhodné pre tých, ktorí používajú iné mikrokontroléry.

Kurz je určený pre pripravený poslucháč. To znamená, že základné základy informatiky a elektroniky a mikrokontrolérov sa neberú do úvahy. Bolo by však potrebné ovládať kurz, bude potrebovať minimálnu znalosť programovania AVR mikrokontrolérov v akomkoľvek jazyku. Znalosť elektroniky sú žiaduce, ale nie povinné.

Kurz je ideálny pre tých, ktorí práve začali študovať aVR programovanie Mikrokontroléry v jazyku c a chce prehĺbiť svoje vedomosti. Dobre vyhovuje tým, ktorí vedia, ako naprogramovať mikrokontroléry v iných jazykoch. A je stále vhodný pre bežných programátorov, ktorí chcú prehĺbiť vedomosti v jazyku C.

Tento kurz pre tých, ktorí nechcú obmedziť na svoje vývoj jednoduché alebo hotové príklady. Kurz je ideálny pre tých, ktorí sú dôležité vytvoriť zaujímavé zariadenia s úplným chápaním toho, ako fungujú. Kurz je vhodný pre tých, ktorí sú už oboznámení s programovaním mikrokontrolérov v jazyku SI a tých, ktorí ich dlho naprogramovali.

Kurz kurzu je primárne zameraný na prax použitia. Nasledujúce témy sú zvažované: rádiofrekvenčná identifikácia, prehrávanie zvuku, bezdrôtová výmena dát, práca s farebnými TFT displejmi, dotyková obrazovka, pracovať s systém súborov FAT SD CARD.

V 70. rokoch 20. storočia vedci predložili revolučnú myšlienku na vytvorenie mikroprocesora, "pochopiť" len minimálny možný počet tímov.

Plán procesu RISC (redukovaný inštrukčný systém, počítač so zníženou sadou tímov) sa narodil v dôsledku praktického výskumu frekvencie využívania tímov programátorov vykonaných v 70. rokoch v Spojených štátoch a Anglicku. Ich priamym výsledkom je slávny "pravidlo 80/20": v 80% typického aplikačného kódu sa používa len 20% z najjednoduchších príkazov stroja z celej dostupnej súpravy.

Prvý "skutočný" RISC procesor s 31 tímovými tímami bol vytvorený pod vedením Davida Pattersona z University of Berkeley, potom nasledoval procesor so súborom 39 tímov. Zahŕňali 20-50 tisíc tranzistorov. Pattersonova plody používali spoločnosť Sun Microsystems Company, ktorá vyvinula Architektúru SPARC s 75 tímov v koncom 70. rokov. V roku 1981 začala projekt MIPS na prepustenie procesora RISC s 39 tímov v Stanfordskej univerzite. Výsledkom je, že MIPS Computer Corporation bola založená v polovici osemdesiatych rokov a nasledujúci procesor bol postavený so 74 tímami.

Podľa nezávislej spoločnosti IDC, v roku 1992, architektúra SPARC obsadila 56% trhu, potom nasledovala MOPS - 15% a PA-RISC - 12,2%

Intel v rovnakom čase vyvinula sériu 80386, najnovších "pravdivých" CACKových procesorov v rodine IA-32. Posledná zlepšujúca výkonnosť bola dosiahnutá len komplikovanou architektúrou procesora: Zo 16-bitov sa zmenila na 32-bitové, ďalšie hardvérové \u200b\u200bkomponenty podporované virtuálnu pamäť a pridali sa množstvo nových príkazov.

Hlavné vlastnosti procesorov RISC:

Skrátená sada príkazov (od 80 do 150 príkazov).

Väčšina tímov sa vykonáva pre 1 takt.

Veľký počet univerzálnych registrov.

Prítomnosť tuhých viacstupňových dopravníkov.

Všetky príkazy majú jednoduchý formát a používa sa niekoľko metód adresovania.

Prítomnosť priestrannej samostatnej vyrovnávacej pamäte.

Použitie optimalizácie kompilátorov, ktoré analyzujú zdrojový kód a čiastočne zmenia poradie príkazov.

RISC procesory 3. generácie

Najväčší vývojári procesorov RISC sú považované za Sun Microsystems (Architektúra SPARC - Ultra SPARC), IBM (Power Multi-Chisty procesory, Single-Chip PowerPC - PowerPC 620), Digitálne vybavenie (Alpha - Alpha 21164), MIPS Technologies (RXX00 - R 100 000 Rodina) a tiež Hewlett-Packard (PA-RISC - PA-8000 architektúra).

Všetky procesory RISC tretej generácie:

sú 64-bitové bitové a supercaling (nie menej ako 4 tímy na takt);

majú vstavané dopravné bloky plávajúceho bodového aritmetiky;

majte viacúrovňovú pamäť cache. Väčšina RISC procesorov cache Pred dekódovanými príkazmi;

vyrábajú sa v technológii CMOS so 4 vrstvami metalizácie.

Na spracovanie údajov sa aplikuje algoritmus pre dynamickú predikciu pobočiek a metóda preradenia registrov, ktorá vám umožní implementovať mimoriadne vykonávanie príkazov.

Zvýšenie výkonu procesorov RISC sa dosahuje zvýšením frekvencie hodín a komplikácií kryštálovej schémy. Zástupcovia prvého smeru sú alfa procesormi spoločnosti Dec, najťažšie zostáva procesory Hewlett-Packard.

Zníženie sady príkazov stroja v architektúre RISC umožnilo umiestniť veľký počet univerzálnych registrov na crystal CREAPTY CREAKING. Zvýšenie počtu univerzálnych registrov umožnilo minimalizovať prístup k pomalým RAM, takže RAM pracovať s RAM len na čítanie údajov z pamäte RAM do registra a zaznamenávajte údaje z registra do RAM, všetky ostatné príkazy stroja sa používajú ako všeobecné operandy Účel.

Hlavnými výhodami architektúry RISC sú nasledujúce vlastnosti:

Veľký počet registrov všeobecného účelu.

Univerzálny formát všetkých mikrobiácií.

Rovnaký čas na vykonanie všetkých príkazov stroja.

Takmer všetky transakcie prenosu dát sa vykonávajú na registrácii trasy - register.

Rovnaký čas vykonania všetkých príkazov stroja vám umožňuje spracovať prietok príkazového pokyny na princípe dopravníka, t.j. Synchronizácia hardvérových častí sa vykonáva, berúc do úvahy sekvenčný prenos ovládania z jedného hardvérového bloku do druhého.

Hardvérové \u200b\u200bbloky v Architektúre RISC:

Výučba nakladacia jednotka obsahuje nasledujúce komponenty: inštrukčná vzorová jednotka z pamäte pokynov, registra pokynov, kde sa pokyn umiestni po svojej vzorke a dekódovacej jednotke inštrukcií. Táto etapa sa nazýva etapa na odber vzoriek.

Zaregistry všeobecného účelu v spojení s registračnými blokmi tvoria druhú fázu dopravníka, ktorý je zodpovedný za čítanie inštrukčných operandov. Operandy môžu byť uložené v samotnom pokynoch alebo v jednom z registrov všeobecného účelu. Táto fáza sa nazýva krok odberu vzoriek operandu.

Aritmetické logické zariadenie a ak je táto architektúra implementovaná, batéria spolu s riadiacou logikou, ktorá založená na obsahu registra inštrukcií určuje typ mikro-operácie. Zdroj údajov okrem registra pokynov môže byť colným pultom pri vykonávaní podmienených alebo bezpodmienečných prechodových mikro-operácií. Táto etapa sa nazýva výkonný stupeň dopravníka.

Súbor univerzálnych registrov, záznamovej logiky a niekedy z pamäte RAM tvoria úroveň ukladania údajov. V tomto štádiu sú výsledky pokynov zaznamenané v registroch všeobecného účelu alebo v hlavnej pamäti.

Avšak, časom rozvoja architektúry RISC, Architektúra Intel X86, vyrobená na princípe Architektúry CACK, bola priemyselná norma mikroprocesorov de facto. Prítomnosť veľkého počtu programov napísaných v rámci architektúry Intel X86 urobila nemožné masívnemu počítaču prechodu na Architektúru RISC. Z tohto dôvodu bola hlavnou oblasťou využívania architektúry RISC mikrokontroléry, kvôli tomu, že neboli viazané na existujúci softvér. Okrem toho, niektorí výrobcovia EMM pod vedením IBM tiež začali vyrábať počítače vybudované architektúrou RISC, ale nekompatibilita softvéru medzi Intel X86 a RISC architektúrou do značnej miery obmedzila šírenie.

Výhody architektúry RISC však boli taká významné, že inžinieri našli spôsob, ako ísť do kalkulačiek vyrobených Architektúrou RISC, pričom neodmietajú existovať softvér. Jadro najmodernejšie mikroprocesory, ktoré podporujú architektúru Intel X86, sa vytvára architektúra RISC s podporou spracovania multicarónového dopravníka. Mikroprocesor prijíma inštrukcie v Intel X86 vstupe, ktorý ho nahradí niekoľkými (až 4) inštrukciami RISC.

Tak, jadrá s najmodernejšími mikroprocesormi začínajúcimi Intel 486DX, sú vyrobené pomocou RISC architektúry s podporou pre externé rozhranie Intel X86. Okrem toho, prevažná väčšina mikrokontrolérov, ako aj niektoré mikroprocesory vyrábajú architektúrou RISC.

V modernom procesore RISC sa používa najmenej 32 registrov, často

viac ako 100, zatiaľ čo v klasickom TSMM zvyčajne 8-16 všeobecných registrov

destinácia. Výsledkom je, že procesor je 20% -30% menej často označuje

rAM, ktorá tiež zvýšila rýchlosť spracovania údajov. Okrem

Ísť veľké číslo Registre zjednodušujú prácu kompilátora na distribúcii registrov v premenných. Topológia procesora vykonaného vo forme jedného integrovaného obvodu bola zjednodušená, načasovanie jej vývoja bolo znížené, stalo sa lacnejšie.

Po vzniku procesorov RISC sa dostali tradičné procesory

cACK Určenie - to je s kompletnou sadou príkazov (kompletný počítačový počítač).

V súčasnosti boli procesory RISC rozšírené. Charakterizujú sa moderné procesory RISC

Ďalšie:

zjednodušený súbor tímov;

používajú sa príkazy s pevnou dĺžkou a fixnou formátmi,

jednoduché spôsoby riešenia, ktoré vám umožní zjednodušiť logiku príkazov dekódovania;

väčšina príkazov sa vykonáva pre jeden cyklus procesora;

logické vykonávanie príkazov s cieľom zvýšiť produktivitu

zamerané na hardvér, a nie na implementáciu firmvéru,

neexistujú makro makro, komplikuje štruktúru procesora a

znížená rýchlosť jej prevádzky;

rAM je obmedzený na operácie

prenos dát;

na spracovanie sa spravidla používajú trojhviezdičkové tímy

okrem zjednodušenia dešifrovania umožňuje udržiavať viac

počet premenných v registroch bez ich následného reštartu;

vytvoril dopravník príkazov, čo umožňuje spracovať niekoľko z nich

súčasne;

prítomnosť veľkého počtu registrov;

použil vysokorýchlostnú pamäť.

V procesoroch RISC je obrábanie Strojové príkazy rozdelené do

niekoľko krokov, každá fáza slúži individuálny hardvér

a organizovaný prenos údajov z jednej etapy na druhý.

Táto produktivita sa zvyšuje vďaka tomu, že súčasne sa vykoná niekoľko príkazov na rôznych štádiách dopravníka.

Vykonávanie typického tímu možno rozdeliť do nasledujúcich krokov:

odber vzoriek IF - na adrese určenom príkazovým meračom je príkaz načítaný z pamäte;

3) Vykonávanie prevádzky ex, ak je to potrebné na označenie pamäte - výpočet fyzickej adresy;

4) Apelovať mi pamäť ma;

5) Spomienka na výsledok WB

V procesoroch s Architektúrou RISC sa súbor spustiteľných príkazov zníži na minimum. Ak chcete implementovať zložitejšie operácie, musíte kombinovať príkazy. V tomto prípade majú všetky príkazy formát pevnej dĺžky (napríklad 12, 14 alebo 16 bitov), \u200b\u200bvýber príkazu z pamäte a jeho vykonanie sa vykonáva v jednom cykle (takt) synchronizácie. RISC Procesor Command System zahŕňa možnosť rovnakého používania všetkých registrov procesorov. To poskytuje dodatočnú flexibilitu pri vykonávaní viacerých operácií. MK s procesorom RISC zahŕňa AVR AVR AVR, MK PIC16 a PIC17 firmy mikročipov a ďalších.

Na prvý pohľad by MK s procesorom RISC mal mať vyšší výkon v porovnaní s CACK MK s rovnakou frekvenciou hodín vnútornej diaľnice. V praxi je však otázka výkonu zložitejšia a nejednoznačná.

Obr.2

Architektúra Harvard sa takmer nepoužila až do konca 70. rokov, zatiaľ čo výrobcovia MK nechápali, že poskytuje vývojárom určité výhody autonómne systémy Kontrolu.

Faktom je, že posudzovanie skúseností s používaním poslancov na riadenie rôznych objektov, na implementáciu väčšiny kontrolných algoritmov, ktoré také výhody pozadia-Nimanov architektúry, ako flexibilita a univerzálnosť, nie sú dôležité. Analýza skutočné programy Riadenie ukázalo, že požadované množstvo MK dátovej pamäte používanej na ukladanie priebežných výsledkov je zvyčajne rádovo menej ako požadovaná programová pamäť. Za týchto podmienok používanie jediného adresného priestoru viedla k zvýšeniu formátu príkazov zvýšením počtu vypúšťaní na riešenie operáĺ. Použitie samostatných malých dát počas hlasitosti údajov prispelo k zníženiu dĺžky velenia a urýchľuje vyhľadávanie informácií v dátovom pamäti.

Okrem toho, architektúra Harvard poskytuje potenciálne viac vysoká rýchlosť Implementácia programu v porovnaní s pozadím neumanovskaya z dôvodu možnosti vykonávania paralelných operácií. Výber ďalšieho príkazu môže nastať súčasne s predchádzajúcim a nie je potrebné zastaviť procesor v čase odberu vzoriek príkazu. Táto metóda vykonávacích operácií umožňuje zabezpečiť vykonanie rôznych príkazov na rovnaký počet hodín, čo umožňuje ľahko určiť čas vykonania cyklov a kritických sekcií programu.

Väčšina výrobcov moderného 8-bitového MK používa Harvarda Architecture. Architektúra Harvardov však nie je dostatočne flexibilná na implementáciu niektorých programových postupov. V porovnaní s konkrétnou aplikáciou by sa preto malo uskutočniť porovnanie MK, vyrobené podľa rôznych architektúr.

Dobrý deň Vážení Radio amatéri!
Pozdravte vám na stránke ""

Mikrokontroléry

Mikrokontrolér (Micro Controller Jednotka MCU) - mikroobvod určený na riadenie elektronických zariadení (Pozri obr. 1A). Typický mikrokontrolér kombinuje funkcie procesora a periférnych zariadení, obsahuje Oz (Prevádzkové úložné zariadenie) alebo ROM (Konštantné úložné zariadenie). V podstate je to malý počítač schopný vykonávať určité úlohy.

Použitie "výkonného" výpočtového zariadenia v modernom mikrokontroléri, postavení na jednom čipe namiesto celého súboru, výrazne znižuje veľkosť, spotrebu energie a náklady na nástroje vytvorené na jeho základni. Mikrokontroléry sa nachádzajú v takmer modernom elektronickom zariadení: mobilné telefóny, foto a videokamery, kalkulačky, hodiny, televízory, prehrávače médií, počítače, priemyselné, automobilové, vojenské vybavenie a dokonca aj elektrické kávy.

K dnešnému dňu existuje veľký počet mikrokontrolérov odlišné typy. Vývojári majú popularitu mikrokontroléry Rs Mikrochipová technológia, ako aj AVR a ARM. Atmel Corporation. Ak chcete vynútiť mikrokontrolér na vykonanie úloh, musí byť naprogramovaný pomocou špecifického programu. Zvyčajne je pripojený koncepcia a obsahuje v súbore s rozšírením. Hex. Častejšie sa tento program nazýva "firmvér" (firmvér). Rôzne mikrokontroléry sú napísané rôznym firmvérom. Akýkoľvek firmvér obsahuje strojové kódy, ktoré chápu mikrokontrolérom. Pre človeka je však ťažké zapamätať si súlad manažérov a strojových kódov. Program sa preto prvýkrát napísal s nejakým jazykomprogramovanie (Assembler, C) a potom prenesené do riadiacich kódov ovládača pomocou programu prekladateľa.

K dispozícii je tiež špeciálny softvér na písanie programov. Napríklad Winavr sa používa na vývoj AVR firmware, ktorý má všetky potrebné nástroje: kompilátor (pre jazyky C a C ++), programátor, Debugger, editor atď. Winavr je široko používaný po celom svete, milovníkov a profesionálov. Ak chcete vytvoriť firmvér PIC mikrokontrolér, môžete použiť CCS PCWHD (pic s kompilátorom) - C kompilátor S. Rovnako ako predchádzajúci softvér obsahuje všetko, čo potrebujete na programovanie mikrokontrolérov.
Aby bolo možné "blesk" mikrokontrolér, vyžaduje sa programátor (pozri obr. 16). Je to softvér a hardvérový komplex pozostávajúci priamo zo zariadenia, ktorý spája mikrokontrolér s počítačom a programom, ktorý ovláda toto zariadenie. Programátor vstupuje do programu pripraveného pre mikrokontrolér v pamäti. Programátor je možné kúpiť alebo zbierať.

Existujú samostatných programátorov pre rôzne typy mikrokontrolérov, ako aj univerzálne, ktoré sú schopné blikať väčšinu týchto čipov. Jedna z mínus posledných programátorov je vysoká cena.

Klasifikácia a štruktúra mikrokontrolérov. Štruktúra jadra mikrokontrolérneho procesora, hlavné charakteristiky jeho výkonu. Architektúra procesorového modulu, veľkosti a typu integrovanej pamäte, sadu periférnych zariadení, typu puzdra.

Pošlite svoju dobrú prácu v znalostnej báze je jednoduchá. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, absolventi študenti, mladí vedci, ktorí používajú vedomostnú základňu vo svojich štúdiách a práce, budú vám veľmi vďační.

• Úvod
• 2. Osobitná časť
• 2.2 Architektúra RISC.
• 2.3 Microcontroller S.Risc architektúra
• Záver

Úvod

Mikrokontrolér (MCU) je mikroobvod určený na reguláciu elektronických zariadení. Typický mikrokontrolér kombinuje funkcie procesora a periférnych zariadení, môžu obsahovať RAM a ROM. V podstate je to počítač s jedným čipom schopným vykonávať jednoduché úlohy. Použitie jediného čipu namiesto celého súboru, ako v prípade konvenčných procesorov používaných v osobných počítačoch, výrazne znižuje veľkosť, spotrebu energie a náklady na zariadenia postavené na základe mikrokontrolérov. Mikrokontroléry sú základom pre budovanie vstavaných systémov, ktoré možno nájsť v mnohých moderných zariadeniach, ako sú telefóny, práčky atď. Termín "mikrokontrolér" (MK) posunul predtým použitý termín "singel-chvostový mikro-počítač" od konzumácie. Prvý patent pre jedno-čipový mikro-počítač bol vydaný v roku 1971 inžinierov M. Kochen a G. Bun, Texas Instruments zamestnancov. Boli to oni, ktorí ponúkali jeden kryštál nielen mikroprocesor, ale aj pamäť, I / O zariadenia. S príchodom jednorazového mikro-počítaču je éra počítačovej automatizácie v oblasti manažmentu záväzná. Zdá sa, že táto okolnosť a určuje termín "mikrokontrolér" (kontrola - kontrola). V roku 1979, NII TT vyvinul jeden čip 16-bitový počítač K1801V1, ktorej architektúra sa nazýva "NC Electronics". V roku 1980, Intel produkuje mikrokontrolér I8048. O niečo neskôr, v tom istom roku, Intel produkuje nasledujúci mikrokontrolér: i8051. Úspešný súbor periférnych zariadení, možnosť flexibilnej voľby externej alebo internej softvérovej pamäte a prijateľná cena Poskytol tento mikrokontrolér úspech na trhu. Z hľadiska technológie bol mikrokontrolér I8051 veľmi komplexný produkt pre jeho čas - 128 tisíc tranzistorov sa použilo v kryštále, ktorý 4-krát prekročil počet tranzistorov v 16-bitovom I8086 mikroprocesor.

1. Všeobecná časť

1.1 Klasifikácia a štruktúra mikrokontrolérov

V súčasnosti sa vyrába niekoľko typov MK. Všetky tieto zariadenia môžu byť rozdelené do troch hlavných tried:

8-bit MK pre vstavané aplikácie;

16 - a 32-bitový MK;

digitálne signálové procesory (DSP).

Najbežnejším zástupcom rodiny MK je 8-bitové zariadenia široko používané v priemysle, domácnosti a počítačový technik. Prešli vo svojom vývoji cestu z najjednoduchších zariadení s relatívne nedostatočne rozvinutou perifériou moderným multifunkčným regulátorom, ktoré zabezpečujú implementáciu komplexných algoritmov v reálnom čase. Príčinou životaschopnosti 8-bitového MK je ich použiť na riadenie skutočných objektov, ktoré sa používajú hlavne algoritmy s prevahou logické operácie, ktorej miera spracovania je prakticky nezávislá od vypúšťania procesora.

Zvýšenie popularity 8-bitového MK prispieva k nepretržitému rozšíreniu sortimentu produkovaného takými známymi firmami ako Motorola, mikročip, Intel, Zilog, Atmel a mnoho ďalších. Moderný 8-bitový MK má spravidla niekoľko charakteristických vlastností. Uvádzame hlavné tie:

modulárna organizácia, v ktorej číslo (linka) MK, ktorá sa líši na základe jedného procesorového jadra (centrálneho procesora), sa líši v množstve dátovej pamäte, množinu periférnych modulov, frekvencie synchronizácie;

použitie uzavretej architektúry MK, ktorá sa vyznačuje nedostatkom riadkov adries a údajov na výstupoch bývania MK. MK je teda kompletný systém spracovania údajov, ktorý zvyšuje možnosti, z ktorých sa neočakávajú použitie paralelných diaľnic s adresou a údajmi;

použitím typických funkčných periférnych modulov (časovače, procesory udalostí, ovládače sériových rozhraní, analógovo-to-digitálnych meničov atď.), Ktoré majú menšie rozdiely v pracovných algoritmoch v MK rôznych výrobcov;

rozšírenie počtu prevádzkových režimov periférnych modulov, ktoré sú špecifikované v procese inicializácie registrov špeciálnych funkcií MK.

S modulárnym princípom výstavby, všetky MK jednej rodiny obsahujú procesorové jadro, rovnaké pre všetkých MK tejto rodiny, a variabilný funkčný blok, ktorý rozlišuje MK rôznych modelov. Karnel procesora obsahuje: cPU; \\ T interný regulátor (VKM) ako súčasť pneumatiky adresy, údajov a kontroly; Synchronizačná schéma MK; Systém riadenia prevádzkových režimov MK, vrátane podpory pre režimy nízkeho výkonu, počiatočné spustenie (reset), atď.

Zmena funkčného bloku obsahuje pamäťové moduly rôznych typov a objem, I / O porty, moduly generátora hodín (g), časovače. V relatívne jednoduchom MK je prerušenie manipulačného modulu súčasťou jadra procesora. V zložitejšie MK je to samostatný modul s pokročilými funkciami. Variabilný funkčný blok môže obsahovať také ďalšie moduly ako komparátory napätia, analógové digitálne konvertory (ADC) a ďalšie. Každý modul je navrhnutý tak, aby fungoval ako súčasť MC, pričom zohľadní protokol VKM. Tento prístup Umožňuje vytvoriť rôzne MC štruktúry v jednej rodine.

1.2 Štruktúra karnelu mikrokontroléra

Hlavné charakteristiky, ktoré určujú výkon jadra procesora MK, sú:

súbor registrov na ukladanie medziľahlých údajov;

systém príkazového systému;

metódy riešenia operandov v pamäťovom priestore;

organizovanie odberu vzoriek a vykonávania tímu.

Z hľadiska systému príkazov a metód riešenia operandov, procesorové jadro moderného 8-bitového MK implementuje jednu z dvoch princípov stavebných procesorov:

procesory CACK-ARCHITEKTÚRY Implementácia tzv. Full Command System (komplikovaný počítačový počítač);

rISC-Architecture procesory implementácia redukovaného príkazového systému (znížené pokyny nastavte počítač).

Cisc procesory vykonávajú veľký súbor tímov s pokročilými možnosťami adresovania, čo dáva vývojárovi možnosť vybrať najvhodnejší príkaz na vykonanie potrebnej prevádzky. V aplikovanej na 8-bitové MC, procesor s Architektúrou CACK, môže mať jednobajtový, dvojbajtový a trojblotivý formát (vzácny štvorstupňový). Čas vykonávania príkazu môže byť od 1 do 12 cyklov. MK s Architektúrou CISC zahŕňa MK spoločnosti Intel s jadrom MCS-51, ktoré sú v súčasnosti podporované viacerými výrobcami, MK rodín NS05, NS08 a NS11 motorola a niekoľko ďalších.

Z hľadiska organizovania procesov odberu vzoriek a vykonaním tímu v modernom 8-bitovom MK, jeden z dvoch architektúr MPS už spomenul: Nimananovskaya (Princetonian) alebo región Harvard.

Hlavnou výhodou architektúry pozadia-neiman je zjednodušenie zariadenia MPS, pretože sa implementuje len na jednu zdieľanú pamäť. Okrem toho používanie jednotnej pamäťovej oblasti umožnila rýchlo prerozdeliť zdroje medzi oblasťami programov a údajov, ktoré výrazne zvýšili flexibilitu IPU z hľadiska vývojára softvéru. Umiestnenie stohu do celkovej pamäte uľahčil prístup k jeho obsahu. Nie je náhoda, že hlavnou architektúrou sa stala architektúra na pozadí-neumanovsk univerzálne počítačevrátane osobných počítačov.

Faktom je, že posudzovanie skúseností s používaním poslancov na riadenie rôznych objektov, na implementáciu väčšiny kontrolných algoritmov, ktoré také výhody pozadia-Nimanov architektúry, ako flexibilita a univerzálnosť, nie sú dôležité. Analýza programov reálneho riadenia ukázala, že požadované množstvo MK dátovej pamäte používané na ukladanie priebežných výsledkov je zvyčajne rádovo menej ako požadovaná softvérová pamäť. Za týchto podmienok, použitie jediného adresného priestoru viedol k zvýšeniu formátu príkazov zvýšením počtu vypúšťaní na riešenie operandov. Použitie samostatných malých dát počas hlasitosti údajov prispelo k zníženiu dĺžky velenia a urýchľuje vyhľadávanie informácií v dátovom pamäti.

V súčasnosti sú najvýraznejšie zástupcovia mikrokontrolérov SACK a RISC s architektúrami Nimanovskaya a Harvardom mikrokontroléry I8051 a AVR - ATTROL -MEL, ktoré pre rad charakteristík prevyšujú veľmi dobre známe fotky - mikrokontroléry. Z tohto dôvodu považujeme organizáciu a zariadenie vyššie uvedených zástupcov.

2. Osobitná časť

2.1 CACK A RISC procesorová architektúra

Dve hlavné architektúry súboru príkazov používaných počítačovým priemyslom v modernej fáze vývoja počítačových zariadení sú architektúry CISC a RISC. Zakladateľ architektúry CACK - architektúra s kompletnou sadou príkazov (CACK - Kompletné inštrukčné nastavenie počítača) je možné považovať za IBM so svojou základnou architektúrou IBM / 360, ktorej jadro sa používa od roku 1964 a dosiahol naše dni , v takých moderných mainframes, ako IBM ES / 9000.

Zohľadňuje sa vodca vo vývoji mikroprocesorov s úplným súborom príkazov intel. S mikroprocesormi X86 a Pentium. Je to prakticky štandard pre trh s mikroprocesorom. Jednoduchosť architektúry procesora RISC poskytuje jej kompaktnosť, praktickú absenciu problémov s ochladzovaním kryštálu, ktorý nie je v procesoroch procesorov Intel, čo je pretrvávajúcej rozvoju architektúry CACK. Vyskytla sa vytvorenie stratégie CAC-architektúry z dôvodu technologickej možnosti prenosu dát "centrálneho závažnosti" z úrovne softvéru do systému na hardvér, pretože hlavná cesta efektivity pre CACK počítač sa zaznamenal predovšetkým v zjednodušovaní kompilátorov a minimalizácia spustiteľného modulu. Koditné procesory CACK sú takmer monopol na sektore počítačového trhu osobné počítačeRISC procesory však nie sú rovnaké v sektore vysoko výkonných serverov a pracovných staníc. Hlavné vlastnosti Architektúry RISC s podobným znakom, funkcie architektúry CACK sú zobrazené nasledovne (tabuľka 1):

Tabuľka 1. Základné vlastnosti architektúry

Jednou z dôležitých výhod RISC architektúry je vysoká rýchlosť aritmetických výpočtov. RISC procesory boli prví, ktorí dosiahli pás najčastejšieho štandardu IEEE 754 štandardného 32-bitového formátu na reprezentáciu čísel s pevným bodom a 64-bitovým "plným presnosťou" formátu pre čísla plávajúceho bodu. Vysokorýchlostný výkon aritmetické operácie V kombinácii s vysokou presnosťou výpočtov poskytuje procesory RISC bezpodmienečné vedenie k rýchlosti v porovnaní s procesormi CACK.

Ďalšou vlastnosťou procesorov RISC je komplexom prostriedkov, ktoré zabezpečujú nepretržitú prevádzku aritmetických zariadení: mechanizmus pre dynamickú predikciu vetiev, veľký počet prevádzkových registrov, viacúrovňová vstavaná pamäť cache.

Organizácia štruktúry registra je hlavnou výhodou a hlavným problémom RISC. Takmer akúkoľvek implementáciu architektúry RISC využíva trojcesačné operácie spracovania, v ktorých majú výsledok a dva operandy nezávislé adresovanie - R1: \u003d R2, R3. To vám umožní vybrať operandy z adresovateľných operačných registrov bez významného časového výdavkov a zapisovať výsledok operácie do registra. Okrem toho trojnásobné operácie poskytujú kompilátor pre väčšiu flexibilitu v porovnaní s typovej vzorky "register-pamäť" CACK Architecture. V kombinácii s vysokorýchlostnou aritmetickou RISC operáciou typu "Register - Register" Staňte sa veľmi silným prostriedkom na zlepšenie výkonu procesora.

Podpora registrov je zároveň architektúra Achillovej piatej RISC. Problém je v tom, že v procese vykonávania úlohy je RISC systém opakovane nútený aktualizovať obsah registrov procesora av minimálnom čas tak, aby nespôsobil dlhé prestoje aritmetického zariadenia. Pre systémy CACK takéto problém neexistuje, pretože modifikácia registrov môže nastať na pozadí spracovania príkazu "pamäťovej pamäte".

Existujú dva prístupy k riešeniu problému modifikácie registrov v architektúre RISC: hardvér navrhnutý v projektoch RISC-1 a RISC-2 a program vyvinutý špecialistom na univerzite IVM a STANDFORD. Hlavným rozdielom medzi nimi je, že hardvérové \u200b\u200briešenie je založené na túžbe znížiť čas na zavolanie postupov inštaláciou ďalších zariadení procesorov, zatiaľ čo softvérové \u200b\u200briešenie Je založený na možnostiach kompilátorov a je ekonomickejší z hľadiska procesorového zariadenia.

2.2 Architektúra RISC.

V 70. rokoch 20. storočia vedci predložili revolučnú myšlienku na vytvorenie mikroprocesora, "pochopiť" len minimálny možný počet tímov.

Plán procesu RISC (redukovaný inštrukčný systém, počítač so zníženou sadou tímov) sa narodil v dôsledku praktického výskumu frekvencie využívania tímov programátorov vykonaných v 70. rokoch v Spojených štátoch a Anglicku. Ich priamym výsledkom je slávny "pravidlo 80/20": v 80% typického aplikačného kódu sa používa len 20% z najjednoduchších príkazov stroja z celej dostupnej súpravy.

Prvý "skutočný" RISC procesor s 31 tímovými tímami bol vytvorený pod vedením Davida Pattersona z University of Berkeley, potom nasledoval procesor so súborom 39 tímov. Zahŕňali 20-50 tisíc tranzistorov. Pattersonova plody používali spoločnosť Sun Microsystems Company, ktorá vyvinula Architektúru SPARC s 75 tímov v koncom 70. rokov. V roku 1981 začala projekt MIPS na prepustenie procesora RISC s 39 tímov v Stanfordskej univerzite. Výsledkom je, že MIPS Computer Corporation bola založená v polovici osemdesiatych rokov a nasledujúci procesor bol postavený so 74 tímami.

Podľa nezávislej spoločnosti IDC, v roku 1992, architektúra SPARC obsadila 56% trhu, potom nasledovala MOPS - 15% a PA-RISC - 12,2%

Intel v rovnakom čase vyvinula sériu 80386, najnovších "pravdivých" CACKových procesorov v rodine IA-32. Posledná zlepšujúca výkonnosť bola dosiahnutá len komplikovanou architektúrou procesora: Zo 16-bitov sa zmenila na 32-bitové, ďalšie hardvérové \u200b\u200bkomponenty podporované virtuálnu pamäť a pridali sa množstvo nových príkazov.

Hlavné vlastnosti procesorov RISC:

Skrátená sada príkazov (od 80 do 150 príkazov).

Väčšina tímov sa vykonáva pre 1 takt.

Veľký počet univerzálnych registrov.

Prítomnosť tuhých viacstupňových dopravníkov.

Všetky príkazy majú jednoduchý formát a používa sa niekoľko metód adresovania.

Prítomnosť priestrannej samostatnej vyrovnávacej pamäte.

Použitie optimalizácie kompilátorov, ktoré analyzujú zdrojový kód a čiastočne zmenia poradie príkazov.

RISC procesory 3. generácie

Najväčší vývojári procesorov RISC sú považované za Sun Microsystems (Architektúra SPARC - Ultra SPARC), IBM (Power Multi-Chisty procesory, Single-Chip PowerPC - PowerPC 620), Digitálne vybavenie (Alpha - Alpha 21164), MIPS Technologies (RXX00 - R 100 000 Rodina) a tiež Hewlett-Packard (PA-RISC - PA-8000 architektúra).

Všetky procesory RISC tretej generácie:

sú 64-bitové bitové a supercaling (nie menej ako 4 tímy na takt);

majú vstavané dopravné bloky plávajúceho bodového aritmetiky;

majte viacúrovňovú pamäť cache. Väčšina RISC procesorov cache Pred dekódovanými príkazmi;

vyrábajú sa v technológii CMOS so 4 vrstvami metalizácie.

Na spracovanie údajov sa aplikuje algoritmus pre dynamickú predikciu pobočiek a metóda preradenia registrov, ktorá vám umožní implementovať mimoriadne vykonávanie príkazov.

Zvýšenie výkonu procesorov RISC sa dosahuje zvýšením frekvencie hodín a komplikácií kryštálovej schémy. Zástupcovia prvého smeru sú alfa procesormi spoločnosti Dec, najťažšie zostáva procesory Hewlett-Packard.

Zníženie sady príkazov stroja v architektúre RISC umožnilo umiestniť veľký počet univerzálnych registrov na crystal CREAPTY CREAKING. Zvýšenie počtu univerzálnych registrov umožnilo minimalizovať prístup k pomalým RAM, takže RAM pracovať s RAM len na čítanie údajov z pamäte RAM do registra a zaznamenávajte údaje z registra do RAM, všetky ostatné príkazy stroja sa používajú ako všeobecné operandy Účel.

Hlavnými výhodami architektúry RISC sú nasledujúce vlastnosti:

Veľký počet registrov všeobecného účelu.

Univerzálny formát všetkých mikrobiácií.

Rovnaký čas na vykonanie všetkých príkazov stroja.

Takmer všetky transakcie prenosu dát sa vykonávajú na registrácii trasy - register.

Rovnaký čas vykonania všetkých príkazov stroja vám umožňuje spracovať prietok príkazového pokyny na princípe dopravníka, t.j. Synchronizácia hardvérových častí sa vykonáva, berúc do úvahy sekvenčný prenos ovládania z jedného hardvérového bloku do druhého.

Hardvérové \u200b\u200bbloky v Architektúre RISC:

Výučba nakladacia jednotka obsahuje nasledujúce komponenty: inštrukčná vzorová jednotka z pamäte pokynov, registra pokynov, kde sa pokyn umiestni po svojej vzorke a dekódovacej jednotke inštrukcií. Táto etapa sa nazýva etapa na odber vzoriek.

Zaregistry všeobecného účelu v spojení s registračnými blokmi tvoria druhú fázu dopravníka, ktorý je zodpovedný za čítanie inštrukčných operandov. Operandy môžu byť uložené v samotnom pokynoch alebo v jednom z registrov všeobecného účelu. Táto fáza sa nazýva krok odberu vzoriek operandu.

Aritmetické logické zariadenie a ak je táto architektúra implementovaná, batéria spolu s riadiacou logikou, ktorá založená na obsahu registra inštrukcií určuje typ mikro-operácie. Zdroj údajov okrem registra pokynov môže byť colným pultom pri vykonávaní podmienených alebo bezpodmienečných prechodových mikro-operácií. Táto etapa sa nazýva výkonný stupeň dopravníka.

Súbor univerzálnych registrov, záznamovej logiky a niekedy z pamäte RAM tvoria úroveň ukladania údajov. V tomto štádiu sú výsledky pokynov zaznamenané v registroch všeobecného účelu alebo v hlavnej pamäti.

Avšak, časom rozvoja architektúry RISC, Architektúra Intel X86, vyrobená na princípe Architektúry CACK, bola priemyselná norma mikroprocesorov de facto. Prítomnosť veľkého počtu programov napísaných v rámci architektúry Intel X86 urobila nemožné masívnemu počítaču prechodu na Architektúru RISC. Z tohto dôvodu bola hlavnou oblasťou využívania architektúry RISC mikrokontroléry, kvôli tomu, že neboli viazané na existujúci softvér. Okrem toho, niektorí výrobcovia EMM pod vedením IBM tiež začali vyrábať počítače vybudované architektúrou RISC, ale nekompatibilita softvéru medzi Intel X86 a RISC architektúrou do značnej miery obmedzila šírenie.

Výhody architektúry RISC však boli taká významné, že inžinieri našli spôsob, ako ísť do kalkulačiek vyrobených Architektúrou RISC, pričom neodmietajú existovať softvér. Jadro najmodernejšie mikroprocesory, ktoré podporujú architektúru Intel X86, sa vytvára architektúra RISC s podporou spracovania multicarónového dopravníka. Mikroprocesor prijíma inštrukcie v Intel X86 vstupe, ktorý ho nahradí niekoľkými (až 4) inštrukciami RISC.

Tak, jadrá s najmodernejšími mikroprocesormi začínajúcimi Intel 486DX, sú vyrobené pomocou RISC architektúry s podporou pre externé rozhranie Intel X86. Okrem toho, prevažná väčšina mikrokontrolérov, ako aj niektoré mikroprocesory vyrábajú architektúrou RISC.

V modernom procesore RISC sa používa najmenej 32 registrov, často

viac ako 100, zatiaľ čo v klasickom TSMM zvyčajne 8-16 všeobecných registrov

destinácia. Výsledkom je, že procesor je 20% -30% menej často označuje

rAM, ktorá tiež zvýšila rýchlosť spracovania údajov. Okrem

okrem toho prítomnosť veľkého počtu registrov zjednodušuje činnosť kompilátora na distribúcii registrov pod premennými. Topológia procesora vykonaného vo forme jedného integrovaného obvodu bola zjednodušená, načasovanie jej vývoja bolo znížené, stalo sa lacnejšie.

Po vzniku procesorov RISC sa dostali tradičné procesory

cACK Určenie - to je s kompletnou sadou príkazov (kompletný počítačový počítač).

V súčasnosti boli procesory RISC rozšírené. Charakterizujú sa moderné procesory RISC

Ďalšie:

zjednodušený súbor tímov;

používajú sa príkazy s pevnou dĺžkou a fixnou formátmi,

jednoduché spôsoby riešenia, ktoré vám umožní zjednodušiť logiku príkazov dekódovania;

väčšina príkazov sa vykonáva pre jeden cyklus procesora;

logické vykonávanie príkazov s cieľom zvýšiť produktivitu

zamerané na hardvér, a nie na implementáciu firmvéru,

neexistujú makro makro, komplikuje štruktúru procesora a

znížená rýchlosť jej prevádzky;

rAM je obmedzený na operácie

prenos dát;

na spracovanie sa spravidla používajú trojhviezdičkové tímy

okrem zjednodušenia dešifrovania umožňuje udržiavať viac

počet premenných v registroch bez ich následného reštartu;

vytvoril dopravník príkazov, čo umožňuje spracovať niekoľko z nich

súčasne;

prítomnosť veľkého počtu registrov;

použil vysokorýchlostnú pamäť.

V procesoroch RISC je obrábanie Strojové príkazy rozdelené do

niekoľko krokov, každá fáza slúži individuálny hardvér

a organizovaný prenos údajov z jednej etapy na druhý.

Táto produktivita sa zvyšuje vďaka tomu, že súčasne sa vykoná niekoľko príkazov na rôznych štádiách dopravníka.

Vykonávanie typického tímu možno rozdeliť do nasledujúcich krokov:

odber vzoriek IF - na adrese určenom príkazovým meračom je príkaz načítaný z pamäte;

2) dekódovanie príkazu ID - objasnenie jeho významu, vzorky operandov z registrov;

3) Vykonávanie prevádzky ex, ak je to potrebné na označenie pamäte - výpočet fyzickej adresy;

4) Apelovať mi pamäť ma;

5) Spomienka na výsledok WB

V procesoroch s Architektúrou RISC sa súbor spustiteľných príkazov zníži na minimum. Ak chcete implementovať zložitejšie operácie, musíte kombinovať príkazy. V tomto prípade majú všetky príkazy formát pevnej dĺžky (napríklad 12, 14 alebo 16 bitov), \u200b\u200bvýber príkazu z pamäte a jeho vykonanie sa vykonáva v jednom cykle (takt) synchronizácie. RISC Procesor Command System zahŕňa možnosť rovnakého používania všetkých registrov procesorov. To poskytuje dodatočnú flexibilitu pri vykonávaní viacerých operácií. MK s procesorom RISC zahŕňa AVR AVR AVR, MK PIC16 a PIC17 firmy mikročipov a ďalších.

Na prvý pohľad by MK s procesorom RISC mal mať vyšší výkon v porovnaní s CACK MK s rovnakou frekvenciou hodín vnútornej diaľnice. V praxi je však otázka výkonu zložitejšia a nejednoznačná.

Obr.2 Štruktúra MK s Architektúrou RISC

Architektúra Harvard sa takmer nepoužila až do konca 70. rokov, zatiaľ čo výrobcovia MK nechápali, že poskytuje vývojárom autonómnych riadiacich systémov určité výhody.

Faktom je, že posudzovanie skúseností s používaním poslancov na riadenie rôznych objektov, na implementáciu väčšiny kontrolných algoritmov, ktoré také výhody pozadia-Nimanov architektúry, ako flexibilita a univerzálnosť, nie sú dôležité. Analýza programov reálneho riadenia ukázala, že požadované množstvo MK dátovej pamäte používané na ukladanie priebežných výsledkov je zvyčajne rádovo menej ako požadovaná softvérová pamäť. Za týchto podmienok používanie jediného adresného priestoru viedla k zvýšeniu formátu príkazov zvýšením počtu vypúšťaní na riešenie operáĺ. Použitie samostatných malých dát počas hlasitosti údajov prispelo k zníženiu dĺžky velenia a urýchľuje vyhľadávanie informácií v dátovom pamäti.

Okrem toho architektúra Harvard poskytuje potenciálne vyššiu rýchlosť programu v porovnaní s pozadím Neumanovskaya z dôvodu možnosti implementácie paralelných operácií. Výber ďalšieho príkazu môže nastať súčasne s predchádzajúcim a nie je potrebné zastaviť procesor v čase odberu vzoriek príkazu. Táto metóda vykonávacích operácií umožňuje zabezpečiť vykonanie rôznych príkazov na rovnaký počet hodín, čo umožňuje ľahko určiť čas vykonania cyklov a kritických sekcií programu.

Väčšina výrobcov moderného 8-bitového MK používa Harvarda Architecture. Architektúra Harvardov však nie je dostatočne flexibilná na implementáciu niektorých programových postupov. V porovnaní s konkrétnou aplikáciou by sa preto malo uskutočniť porovnanie MK, vyrobené podľa rôznych architektúr.

2.3 Mikrokontrolér s Architektúrou RISC

PIC16C71 sa vzťahuje na Microcontroller CMOS rodinu. Je charakterizovaný tým, že má interné 1K x 14 bitov EPROM pre programy, 8-bitové dáta a 64 - bajt vstavaný analóg-to-digitálny konvertor. S nízkou cenou a vysokým výkonom.

Používatelia, ktorí sú oboznámení s rodinou PIC16C5X, môžu vidieť

podrobný zoznam discipcov nových z predtým vyrobených regulátorov.

Všetky príkazy sa skladajú z jedného slova (14-bitové šírky) a sú popravené v jednom cykle (200 ns na 20 MHz), s výnimkou prechodných príkazov, ktoré sa vykonávajú v dvoch cykloch (400 ns).

PIC16C71 má prerušenie, ktoré sa spúšťa zo štyroch zdrojov a

osemúrovňový hardvérový zásobník.

Periférie zahŕňa 8-bitový časovač / meter s 8-bitovým

programovateľný predbežný delider (vlastne 16 - bitový časovač),

13 riadkov obojsmerného I / O a osem bitov ADC. Vysoký

nosnosť (25 mA max. tečúci prúd, 20 mA max. tečie

aktuálne) vstupné / výstupné línie zjednodušujú externé ovládače a tak sa znižujú

celkové náklady systému.

ADC má štyri kanály, výber vzorky a skladovania, rozlíšenie schopnosti 8

trochu s chybou nie viac ako jeden mladší výtok. Priemerný čas

konverzia 30 μs, vrátane času odberu vzoriek.

Séria PIC16C71 je vhodná pre širokú škálu aplikačných aplikácií.

vysokorýchlostné riadenie automobilových a elektrických motorov až po ekonomické diaľkové vysielanie, zobrazujúce zariadenia a pripojené

procesorov. Prítomnosť ROM vám umožňuje nastaviť aplikované parametre

programy (kódy vysielača, otáčky motora, frekvencia prijímača atď.).

Malé veľkosti puzdier, ako pre pravidelné aj povrchové montáž, robí túto sériu mikrokontrolérov vhodných pre prenosné aplikácie.

Nízka cena, nákladová efektívnosť, rýchlosť, jednoduchosť použitia a I / O flexibilita robí PIC16C71 atraktívny aj v oblastiach, kde sa mikrokontroléry nepoužili. Napríklad časovače, nahradenie tuhej logiky vo veľkých systémoch, kopracesoroch.

Mikrokontrolér má:

iba 35 jednoduchých príkazov;

všetky príkazy sa vykonávajú v jednom cykle (200ns), okrem príkazov prechodu - 2

cyklus;

prevádzková frekvencia 0 Hz ... 20 MHz (min 200 ns tímový cyklus)

14 - bitové príkazy;

8 - bitové údaje;

36 x 8 Všeobecné použitie registrov;

15 SFR špeciálne hardvérové \u200b\u200bregistre;

ôsmi-úrovňový hardvérový zásobník;

priame, nepriame a relatívne adresovanie údajov a tímov;

Štyri zdroje prerušenia:

externý vstup.

prepadový časovač RTCC

prerušiť pri dokončení analógovej digitálnej konverzie

prerušiť pri zmene signálov na prístavných líniách B.

Periférne zariadenia, vstup a záver mikrokontroléra má:

13 Vstupné výstupné riadky s individuálnym nastavením;

tesnenie / prúdenie prúdu na kontrolu LED

. Max tečúci prúd - 25 ma

. Max tečúci prúd - 20 ma

8 - bitový časovač / RTCC s 8-bitovým programovateľným predbežným deličom;

aDC modul:

4 Multiplexované analógové vstupy pripojené k jednému

analógový digitálny konvertor

sCHÉMA SCHODUKU Odber vzoriek

Čas konverzie - 20 μs na kanáli

converter - 8 bitov, s chybou + -1 LSB

vstup pre externé referenčné napätie VREF (VREF<= Vdd)

rozsah vstupných analógových signálov z VSS do VREF

automatický reset, keď je zapnutý;

zaradenie časovača počas výtoku;

Časovač generátora;

Watchdog WDT TIMER s vlastným vstavaným generátorom

zvýšená spoľahlivosť;

EPROM tajomstvo bit pre ochranu kódu;

ekonomický režim spánku;

voliteľné bity nastaviť excitačný režim vstavaného generátora:

RC Generator RC.

normal Quartz XT rezonátor

vysokofrekvenčný kremeň rezonátor hs

ekonomický nízkofrekvenčný kryštál LP

vstavané zariadenie pre samo-programovacie programy,

používajú sa iba dve nohy.

Nohy a ich funkčný účel:

RA4 / RTCC - vstup cez spúšť

Schmidt. I / O portlet s

otvorené zásoby alebo frekvenčný vstup

rTCC časovač / meter.

RA0 / AIN0 - obojsmerný I / O linka.

Analógový vstup kanál 0.

RA1 / AIN1 - obojsmerný I / O linka.

Analógový vstup kanál 1.

Ako digitálny vstup má úrovne TTL.

RA2 / AIN2 - obojsmerný I / oline.

Analógový vstup kanál 2.

Ako digitálny vstup má úrovne TTL.

RA3 / AIN3 / VREF - obojsmerný I / O linka.

RB0 / INT - obojsmerná línia portu

výstup alebo externý vstup prerušenia.

RB1 - RB5 - obojsmerné vstupné čiary /

výkon.

RB6 - obojsmerné vstupné čiary /

výkon.

RB7 - obojsmerné vstupné čiary /

výkon.

/ McLR / VPP - nízka

vstup generuje resetovací signál

pre regulátor. Aktívne.

Vstup cez spúšť Schmidt.

OSP1 - pripojte kremeň, RC alebo vstup externej frekvencie hodín.

OSP2 - generátor, výnosové hodiny

CLKOUT - Frekvencie v režime RC generátora v iných prípadoch - pre pylón. kremenný

Napájanie VDD.

Vss - komunikácia (Earth).

Záver

V tomto kurze sa zvažujú mikrokontroléry s Architektúrou RISC a CACK. Architektúra RISC bola považovaná za hlbšiu a presnejšie. Klasifikácia, štruktúra mikrokontroléra, štruktúra

jadro procesora mikrokontroléra, hlavné vlastnosti architektúry RISC.

K dnešnému dňu existuje viac ako 200 modifikácií mikrokontrolérov kompatibilných s I8051 vyrobeným dvoma desiatkami spoločnosťami a veľký počet mikrokontrolérov iných typov. Vývojári sú populárne u 8-bitovou mikročipovou technológiou a mikrokontrolérmi AVR AVR PIC, šestnásť-bitovými firmami MSP430 TI, rovnako ako rameno, ktorých architektúra sa rozvíja rameno a predáva licencie na iné firmy pre ich výrobu, spracovateľov - mikrokontroléry.

Pri navrhovaní mikrokontrolérov je potrebné dodržiavať rovnováhu medzi veľkosťami a nákladmi na jednej strane a flexibilite a výkonu na strane druhej. Pre rôzne aplikácie sa optimálny pomer týchto a iných parametrov sa môže veľmi líšiť. Preto existuje obrovské množstvo typov mikrokontrolérov, ktoré sa líšia v architektúre procesorovej modulove, veľkosti a typu integrovanej pamäte, množinu periférnych zariadení, typu puzdra, atď.

Zoznam použitá literatúra

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

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

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

Podobné dokumenty

Mikrokontroléry - mikroobvody určené na riadenie elektronických zariadení, ich klasifikáciu. Štruktúra jadra procesora mikrokontrolérov, hlavné charakteristiky, ktoré určujú jeho výkon. Architektúra procesora CISC a RISC.

kurz, pridané 03.10.2010


Mikrokontrolér (MCU) je mikroobvod určený na reguláciu elektronických zariadení. Môžu byť nájdené v mnohých moderných zariadeniach, vrátane domácich. Zohľadnenie architektúry rôznych mikrokontrolérov, jadier, pamäte, výkonu, periférie.

abstraktné, pridané 12/24/2010


Štruktúra fragmentu procesora. Funkčné zloženie procesorovej jednotky. Vstupné / výstupné signály distribútora. Riadiaci firmvér pre príkaz. Kontrola a synchronizácia zariadenia, princíp jeho prevádzky. Vstupné porty, výstup mikrokontroléra.

kurz, pridané 04/17/2015


Mikrokontrolér je počítač na jednom čipe, jeho účelom riadenia elektronických zariadení v súlade s ustanoveným programom. Programovacie prostredie mikrokontroléra, spojovacieho okruhu. Implementácia programu na mikrokontrolérii.

kurz, pridané 02/21/2011


Mikrokontrolér ako čip určený na reguláciu elektronických zariadení, jeho štruktúry a kompozitných prvkov, rozsahu a prevalencie. Moore zákon. Symbolické ladenie programov pre MK. Údaje v programoch Assembler.

kurz, pridané 11.12.2010


Účel a prevádzkové podmienky LED zariadenia na MK Attiny 15. Mikrokontrolér je ako mikroobvod určený na reguláciu elektronických zariadení. Odôvodnenie jeho používania. Vývoj blokovej schémy LED zariadenia.

kurz práce, pridané 04.04.2015


Navrhovanie modulu procesora - nezávislé zariadenie, ktoré v súlade so vstupnými údajmi vykonáva jednu z dvoch akcií: vynásobením celých čísel nepodpísaných čísel a transformáciu binárneho desatinného čísla do binárneho čísla. Dizajn M-stroj.

kurz práce, pridané 06/16/2011


Koncepcia a typy mikrokontrolérov. Vlastnosti programovania mikroprocesorových systémov, výstavba systémov riadenia chemických procesov. Štúdium architektúry AVR Microcontroller AVR a budovanie na báze Arduino platformy.

kurz práce, pridané 01/13/2011


Vývoj rozhrania a rafinovaného konštrukčného okruhu, procesorového modulu, pamäťových a vstupných / výstupných podsystémov, softvérového algoritmu. Posudzovanie softvérovej a dátovej pamäte. Štruktúra adresného priestoru. Organizácia klávesnice a indikácie.

kurz, pridané 08/09/2015


Vykonávanie dynamických pamäťových položiek pre osobné počítače vo forme čipov. Matica Memory Chip Štruktúra na module. DIP - mikroobvod s dvoma radmi kontaktov na oboch stranách prípadu. Špeciálne označenia na kryte pamäťového modulu.