zavedení kus technologie s názvem „Mikroprocesor“, změnil způsob, ve kterém si můžeme prohlédnout, analyzovat a kontrolovat svět kolem nás v posledních dvou desetiletích. První komerční mikroprocesor je 4-bit 4004 vyvinutý společností Intel a byl k dispozici v roce 1971.
od té doby zaznamenal fenomenální úspěch ve vývoji a používání. Mikroprocesor je považován za produkt kombinovaného vývoje v oblasti počítačové architektury a výroby integrovaných obvodů (IC). Díky tomu je koncept osobních počítačů velmi proveditelný.
Mikrokontrolér je často považován za vedlejší produkt při vývoji mikroprocesoru. Výrobní proces a programovací technika, které jsou zodpovědné za vývoj mikroprocesorů, také vedly k vývoji mikrokontrolérů.
Do doby před deseti lety, mikroprocesory jsou méně populární, jak v technické komunitě a veřejnosti, i když většina spotřební elektroniky, jako jsou televizory, video hry, video kazetové magnetofony, telefony, výtahy atd. skládá se z nich.
než se podíváme na rozdíly mezi mikroprocesorem a mikrokontrolérem nebo tabulkou mikrokontrolér vs. mikroprocesor, podívejme se na Stručné představení mikroprocesoru a mikrokontroléru.
Mikroprocesor
Mikroprocesorem, populárně známý jako „počítač na čipu“ ve svých počátcích, je univerzální centrální procesorová jednotka (CPU) vyrobena na jeden integrovaný obvod (IC) a je kompletní digitální počítač (později mikrokontroléru je považován za přesnější podobě kompletní počítač). To je malý, ale velmi výkonný elektronický mozek, který pracuje na puchýře rychlost a je často používán k provádění instrukce počítačového programu, aby se provádět aritmetické a logické operace, ukládání dat, ovládání systému, vstupní / výstupní operace atd. podle pokynů. Klíčovým pojmem v definici mikroprocesoru je „obecný účel“.
to znamená, že pomocí mikroprocesoru lze kolem něj postavit jednoduchý systém nebo velký a složitý stroj s několika dalšími komponenty podle aplikace. Hlavním úkolem mikroprocesoru je přijímat data jako vstup ze vstupních zařízení, poté je zpracovávat podle pokynů a poskytovat výsledek těchto pokynů jako výstup prostřednictvím výstupních zařízení. Mikroprocesor je příkladem sekvenčního logického zařízení, protože má vnitřní paměť a používá ji k ukládání instrukcí.
první komerční mikroprocesor byl vydán společností Intel v roce 1971 v listopadu pojmenovaný jako 4004 (čtyři tisíce čtyři). Jedná se o 4bitový mikroprocesor.
v mikroprocesoru je pět důležitých komponent. Jedná se o aritmetickou a logickou jednotku (ALU), řídicí jednotku, Registry, dekodér instrukcí a datovou sběrnici, ale první tři jsou považovány za významné komponenty. Blokové schéma mikroprocesoru s těmito základními komponenty je uvedeno níže.
vnitřní struktura mikroprocesoru je uvedena níže.
Dříve mikroprocesory vyrobené použití Von Neumannova architektura, kde jsou data a instrukce (programy) jsou uloženy v téže paměti. I když je tato architektura jednoduchá, existuje mnoho zpětných tahů. Jednou z hlavních nevýhod je, že instrukce a data nelze přistupovat současně, když sdílejí jednu datovou sběrnici. To často snižuje celkový výkon zařízení. Později je zavedena Harvardská architektura, která využívá samostatné programové a datové paměti se samostatnými sběrnicemi, takže data i pokyny jsou přístupné současně. Později upravená Harvardská architektura je vyvinuta, ve které je programová paměť přístupná, jako by to byla datová paměť.
existují tři základní charakteristiky používané k rozlišení mikroprocesorů. Jedná se o instrukční sadu, šířku pásma a rychlost hodin. Instrukční sada souvisí s programováním mikroprocesoru, který se skládá hlavně z instrukcí, které mikroprocesor může provádět. Šířka pásma udává maximální počet bitů zpracovaných v jedné instrukci. Rychlost hodin dává ne. instrukcí může procesor provádět za sekundu. Obvykle je rychlost hodin v MHz (Mega Hertz) nebo GHz (Giga Hertz). Obecně se na šířku pásma a rychlost hodin dívají společně. Čím vyšší jsou hodnoty obou těchto charakteristik, tím výkonnější je procesor.
instrukční sada nebo instrukční sada Architektura (ISA) také hraje důležitou roli při návrhu a fungování procesoru. Mikroprocesory jsou klasifikovány jako CISC (Complex Instruction Set Computer) nebo RISC(Reduced Instruction Set Computer).
CISC architektura se skládá z kompletní sady instrukcí, které jsou složité, větší, mají větší výpočetní výkon a tak dále. Jedinou instrukci CISC lze použít k provedení několika operací na nízké úrovni, vícestupňových operací a více režimů adresování. Doba provedení těchto pokynů je dlouhá. Intel X86 je příkladem architektury CISC.
architektura RISC byla vyvinuta tak, že si uvědomila, že místo plné sady instrukcí postačují pouze často používané instrukce. V této architektuře jsou pokyny malé a vysoce optimalizované. Procesory RISC se používají tam, kde by doba provedení instrukce měla být nižší a náklady na vývoj jsou nižší. Zařízení ARM jsou založena na architektuře ARM, která je podmnožinou RISC.
mikrokontrolér
hlavním důvodem vývoje mikrokontroléru je překonání jediné nevýhody mikroprocesoru. Přestože mikroprocesory jsou výkonná zařízení, vyžadují externí čipy, jako jsou RAM, ROM, vstupní / výstupní porty a další komponenty, aby bylo možné navrhnout kompletní pracovní systém. Díky tomu bylo ekonomicky obtížné vyvinout počítačové spotřební spotřebiče ve velkém měřítku, protože náklady na systém jsou velmi vysoké. Mikroprocesory jsou zařízení, které skutečně odpovídají profilu „Computer – on – chip“, neboť se skládá z hlavní procesorová jednotka nebo procesor spolu s některými dalšími komponenty, které jsou nutné, aby se to kompletní počítač. Komponenty, které jsou přítomny na typickém mikrokontroléru IC, jsou CPU, paměť, vstupní / výstupní porty a časovače. První mikrokontrolér byl vyvinut v roce 1971 společností Texas Instruments a nazývá se TMS 1000. To bylo dáno k dispozici pro komerční použití v roce 1974. Blokové schéma mikrokontroléru je uvedeno níže.
mikrokontroléry se v podstatě používají ve vestavěných systémech. Počítačové nebo digitální ovládání zařízení je věrohodné s vývojem mikrokontrolérů. Proces vývoje mikrokontroléru je podobný procesu mikroprocesoru.
mikrokontroléry lze klasifikovat na základě šířky sběrnice, struktury paměti a sady instrukcí. Šířka sběrnice udává velikost datové sběrnice. Mikrokontroléry lze klasifikovat jako 8bitové, 16bitové nebo 32bitové na základě šířky sběrnice. Vyšší šířky sběrnice často vedou k lepšímu výkonu. Mikrokontroléry lze rozdělit do dvou typů na základě jejich paměťových struktur: Vestavěná paměť a externí paměť. V případě vestavěných paměťových mikrokontrolérů je požadovaná datová a programová paměť vložena do IC. Zatímco externí paměťové mikrokontroléry na nich nemají zabudovanou programovou paměť a vyžadují pro ně externí čip. Nyní den, všechny mikrokontroléry jsou vestavěné paměťové mikrokontroléry. Klasifikace založená na instrukční sadě je podobná klasifikaci mikroprocesoru. Mohou být buď CISC nebo RISC. Většina mikrokontrolérů se řídí architekturou CISC s více než 80 instrukcemi. Mikrokontroléry lze také rozdělit na základě jejich počítačové architektury na von Neumann a Harvard.
následující tabulka popisuje některé rozdíly mezi mikroprocesory a mikrokontroléry.
 |
 |
| Mikroprocesor přirovnává funkci centrální procesorovou jednotku (CPU) na jeden integrovaný obvod (IC). | Mikrokontroléru lze považovat za malý počítač, který má procesor a některé další komponenty tak, aby to počítač. |
| mikroprocesory se používají hlavně při navrhování univerzálních systémů od malých po velké a složité systémy, jako jsou super počítače. | mikrokontroléry se používají v automaticky řízených zařízeních. |
| mikroprocesory jsou základní součásti osobních počítačů. | mikrokontroléry se obecně používají ve vestavěných systémech |
| výpočetní kapacita mikroprocesoru je velmi vysoká. Proto může provádět složité úkoly. | menší výpočetní kapacita ve srovnání s mikroprocesory. Obvykle se používá pro jednodušší úkoly. |
| mikroprocesorový systém může provádět řadu úkolů. | systém založený na mikrokontroléru může provádět jednoduché nebo velmi málo úkolů. |
| mikroprocesory mají integrovaný matematický koprocesor. Složité matematické výpočty, které zahrnují plovoucí desetinnou čárkou lze provádět s velkou lehkostí. | mikrokontroléry nemají matematické koprocesory. Používají software k provádění výpočtů s plovoucí desetinnou čárkou, které zpomalují zařízení. |
| hlavním úkolem mikroprocesoru je provedení instrukce cyklu opakovaně. To zahrnuje načtení, dekódování a spuštění. | kromě provádění úkolů načtení, dekódování a spuštění řídí mikrokontrolér také své prostředí na základě výstupu instrukčního cyklu. |
| Za účelem vybudování nebo design systému (počítače), mikroprocesor musí být připojen externě na některé další komponenty, jako Paměti (RAM a ROM) a Vstupní / Výstupní porty. | IC mikrokontroléru má integrovanou paměť (RAM i ROM) spolu s některými dalšími součástmi, jako jsou I / o zařízení a časovače. |
| celkové náklady na systém postavený pomocí mikroprocesoru jsou vysoké. Důvodem je požadavek na externí komponenty. | náklady na systém postavený pomocí mikrokontroléru jsou nižší, protože všechny komponenty jsou snadno dostupné. |
| obecně je spotřeba a rozptyl energie vysoká kvůli externím zařízením. Proto vyžaduje externí chladicí systém. | spotřeba energie je nižší. |
| frekvence hodin je velmi vysoká obvykle v řádu Giga Hertz. | Taktovací frekvence je méně obvykle v řádu Mega hertzů. |
| propustnost instrukcí má vyšší prioritu než latence přerušení. | naproti tomu mikrokontroléry jsou navrženy tak, aby optimalizovaly latenci přerušení. |
| Mají málo bit manipulace instrukce | Trochu manipulace je výkonný a široce používané funkce v mikrokontroléru. Mají četné pokyny pro manipulaci s bitem. |
| mikroprocesory se obecně nepoužívají v systémech v reálném čase, protože jsou silně závislé na několika dalších součástech. | mikrokontroléry se používají ke zpracování úkolů v reálném čase, protože se jedná o jedno naprogramovaná, soběstačná a úkolově orientovaná zařízení. |
když pomineme rozdíly mezi mikroprocesorem a mikrokontrolérem, je zřejmé, že mikroprocesor nemůže nahradit mikrokontrolér a naopak. Obě technologie mají svůj jedinečný způsob použití v aplikacích.
