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

Устройство акустического автомата
Предмет проектирования - разработка конструкции функционально и конструктивно законченного устройства. Курсовой проект завершается разработкой комплекта кон ...

Технология изготовления электронно-лучевой трубки
Фокусирующая система может быть линзовой или зеркальной. Линзовые системы имеют сферическую аберрацию значительно, большую, чем зеркальные, но первые ко ...

Практическая реализация универсального программно-аппаратного лабораторного комплекса автоматизации измерений
Возрастание количества измерений, нарастание сложности аппаратуры, повышение требований к точности, расширение использования математических методов обработк ...