Микроконтроллер

Микроконтроллеры ― это самостоятельная компьютерная система, которая содержит процессор, память, устройства ввода-вывода данных и другие вспомогательные схемы и устройства в одном корпусе («на одном кристалле»).

Разнообразие микроконтроллеров огромно. Обычно микроконтроллеры классифицируют по разрядности обрабатываемых чисел. В последнее время выделяют три основных класса:

. 8-ми разрядные микроконтроллеры.

. 16-ти и 32-ух разрядные микроконтроллеры.

. Цифровые сигнальные процессоры (DSP).

Рис 1.3 ― Структура компьютера с архитектурой фон Неймана

Микроконтроллер может быть организован по одному из двух принципов организации вычислительной среды ― Принстонскому, известному так же как принцип фон Неймана, или Гарвардскому принципу. Принстонский принцип предполагает общую память для хранения программ и данных.

Рис. 1.4 ― Структура компьютера с Гарвардской архитектурой

Основной особенностью архитектуры однокристальных микроконтроллеров является использование Гарвардского принципа организации вычислительной среды, который предполагает раздельную память программ и память данных.

Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютерной промышленностью на современном этапе развития вычислительной техники являются архитектуры CISC (Complex Instruction Set Computers - компьютеры со сложной системой команд) и RISC (Reduced Instruct Set Computers - компьютеры с сокращенной системой команд).- архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счёт упрощения команд, чтобы их декодирование было проще, а время выполнения - короче.

Характерные особенности:

1. Фиксированная длина машинных команд (например, 32 бита) и простой формат команды.

. Специализированные команды для операций с памятью - чтения или записи. Операции вида «прочитать-изменить-записать» отсутствуют. Любые операции «изменить» выполняются только над содержимым регистров.

3. Большое количество регистров общего назначения (32 и более).

. Отсутствие поддержки операций вида «изменить» над укороченными типами данных - байт, 16-битное слово.

. Отсутствие микропрограмм внутри самого процессора. То, что в CISC процессоре исполняется микропрограммами, в RISC процессоре исполняется как обыкновенный (хотя и помещённый в специальное хранилище) машинный код, не отличающийся принципиально от кода ядра ОС и приложений.

CISC - концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

1. Нефиксированное значение длины команды.

. Арифметические действия кодируются в одной команде.

3. Небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Недостатки CISC архитектуры:

1. Высокая стоимость аппаратной части.

. Сложности с распараллеливанием вычислений.

В микроконтроллерах различных устройств RISC используется в подавляющем большинстве случаев и в рамках данного проекта будет использован микроконтроллер с RISC архитектурой набора команд и с Гарвардским принципом организации вычислительной среды.[5]

Лучшие статьи по информатике

Применение цифровых фотокамер для осуществления регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях
цифровая фотокамера видеосъёмка Современная жизнь диктует новые требования к качеству изобразительного контента. Если в 1980-90 е года черно-белая картинка с ...

Расчёт электронно-дырочного перехода
Полупроводниковый диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие "Полупроводниковый диод" объединяе ...

Проектирование микропроцессорного устройства
Спроектировать микропроцессорное устройство содержащее МП, системный контроллер, адресные буферы, ОЗУ, ПЗУ, порт ввода/вывода, адресный дешифратор. ...