indførelsen af et stykke teknologi kaldet “mikroprocessor” har ændret den måde, hvorpå vi ser, analyserer og styrer verden omkring os i løbet af de sidste to årtier. Den første kommercielle mikroprocessor er 4-bit 4004 udviklet af Intel og blev stillet til rådighed i 1971.
siden da tog det en fænomenal succes i sin udvikling og brug. Mikroprocessor betragtes som et produkt af kombineret udvikling inden for computerarkitektur og integreret kredsløb (IC) fabrikation. Det har gjort begrebet personlig computing meget muligt.
mikrocontrolleren betragtes ofte som et biprodukt i udviklingen af mikroprocessor. Fremstillingsprocessen og programmeringsteknikken, der er ansvarlige for udviklingen af mikroprocessorer, har også ført til udviklingen af mikrocontrollere.
indtil for et årti siden er mikrocontrollere mindre populære i både det tekniske samfund og offentligheden, selvom de fleste forbrugerelektronik som fjernsyn, videospil, videokassetteoptagere, telefoner, elevatorer osv. består af dem.
før vi går til forskellene mellem mikroprocessor og mikrocontroller eller tabulering af mikrocontroller vs. mikroprocessor, lad os se den korte introduktion af mikroprocessor og mikrocontroller.
mikroprocessor
en mikroprocessor, populært kendt som “computer på en chip” i sine tidlige dage, er en generel central behandlingsenhed (CPU) fremstillet på et enkelt integreret kredsløb (ic) og er en komplet digital computer (senere mikrocontroller anses for at være mere nøjagtig form for komplet computer). Det er en lille, men meget kraftig elektronisk hjerne, der fungerer med en blærende hastighed og bruges ofte til at udføre instruktioner fra et computerprogram for at udføre aritmetiske og logiske operationer, lagring af data, systemstyring, input / output-operationer osv. i henhold til instruktionerne. Nøglebetegnelsen i definitionen af en mikroprocessor er “generelt formål”.
det betyder, at man ved hjælp af en mikroprocessor kan bygge et simpelt system eller en stor og kompleks maskine omkring det med et par ekstra komponenter i henhold til applikationen. En mikroprocessors hovedopgave er at acceptere data som input fra inputenheder og derefter behandle disse data i henhold til instruktionerne og give resultatet af disse instruktioner som output gennem outputenheder. Mikroprocessor er et eksempel på sekventiel logisk enhed, da den har hukommelse internt og bruger den til at gemme instruktioner.
den første kommercielle mikroprocessor blev udgivet af Intel i år 1971 November navngivet som 4004 (fire tusind – fire). Det er en 4-bit mikroprocessor.
der er fem vigtige komponenter i en mikroprocessor. De er aritmetiske og logiske enheder (ALU), kontrolenhed, registre, Instruktionsdekoder og databus, men de første tre betragtes som væsentlige komponenter. Blokdiagrammet for en mikroprocessor med disse grundlæggende komponenter er vist nedenfor.
den interne struktur af en mikroprocessor er vist nedenfor.
tidligere mikroprocessorer gjort brug af Von Neumann arkitektur, hvor data og instruktioner (programmer) er gemt i samme hukommelse. Selvom denne arkitektur er enkel, er der mange træk tilbage. En af de største ulemper er, at instruktion og data ikke kan tilgås på samme tid, som de deler en enkelt databus. Dette forringer ofte enhedens samlede ydeevne. Senere introduceres Harvard-arkitektur, der bruger separate program-og datahukommelser med separate busser, så både data og instruktioner kan fås på samme tid. Senere modificeret Harvard-arkitektur udvikles, hvor programhukommelsen åbnes, som om det var datahukommelse.
der er tre grundlæggende egenskaber, der bruges til at differentiere mikroprocessorer. De er instruktion sæt, båndbredde og clock Hastighed. Instruktionssæt er relateret til programmering af mikroprocessoren, som hovedsageligt består af instruktioner, som en mikroprocessor kan udføre. Båndbredde angiver maksimalt antal bits behandlet i en enkelt instruktion. Clock hastighed giver ingen. af instruktioner en processor kan udføre per sekund. Normalt er klokhastigheden i MHS (Mega Herts) eller GHS (Giga Herts). Generelt karakteristika båndbredde og clock Hastighed er set sammen. Jo højere værdierne for begge disse egenskaber er, desto kraftigere er processoren.
instruktionssæt eller instruktionssæt arkitektur (ISA) spiller også en vigtig rolle i design og funktion af en processor. Mikroprocessorer klassificeres som enten CISC (kompleks instruktionssæt Computer) eller RISC (reduceret instruktionssæt Computer).
CISC arkitektur består af komplet sæt af instruktioner, der er komplekse, større, har mere computerkraft og så videre. En enkelt CISC-instruktion kan bruges til at udføre flere operationer på lavt niveau, operationer i flere trin og flere adresseringstilstande. Udførelsestiden for disse instruktioner er lang. Intels 86 er et eksempel på CISC-arkitektur.
RISC-arkitektur blev udviklet ved at indse, at i stedet for at bruge et komplet sæt instruktioner, er det kun de ofte anvendte instruktioner, der er tilstrækkelige. I denne arkitektur er instruktionerne små og meget optimerede. RISC-processorer anvendes, hvor udførelsestiden for instruktionen skal være mindre, og omkostningerne ved udvikling er mindre. ARM-enhederne er baseret på ARM-arkitektur, som er en delmængde af RISC.
mikrocontroller
hovedårsagen til udviklingen af mikrocontroller er at overvinde den eneste ulempe ved mikroprocessoren. Selvom mikroprocessorer er kraftfulde enheder, kræver de eksterne chips som RAM, ROM, Input / Output-porte og andre komponenter for at designe et komplet arbejdssystem. Dette gjorde det økonomisk vanskeligt at udvikle edb-forbrugsapparater i stor skala, da systemomkostningerne er meget høje. Mikrocontrollere er de enheder, der faktisk passer til profilen “Computer – on – a chip”, da den består af en hovedbehandlingsenhed eller processor sammen med nogle andre komponenter, der er nødvendige for at gøre den til en komplet computer. De komponenter, der er til stede på en typisk mikrocontroller IC er CPU, hukommelse, input / output-porte og timere. Den første mikrocontroller blev udviklet i 1971 af TMS Instruments og kaldes TMS 1000. Det blev gjort tilgængeligt til kommerciel brug i 1974. Blokdiagrammet for en mikrocontroller er vist nedenfor.
mikrocontrollere bruges grundlæggende i indlejrede systemer. Computeriseret eller digital styring af enheder gøres plausibel med udviklingen af mikrocontrollere. Udviklingsprocessen for mikrocontroller svarer til en mikroprocessor.
mikrocontrollere kan klassificeres baseret på busbredde, hukommelsesstruktur og instruktionssæt. Bus bredde angiver størrelsen af databussen. Mikrocontrollere kan klassificeres som 8-bit, 16 – bit eller 32-bit baseret på busbredden. Højere busbredder resulterer ofte i bedre ydelse. Mikrocontrollere kan opdeles i to typer baseret på deres hukommelsesstrukturer: indlejret hukommelse og ekstern hukommelse. I tilfælde af indlejrede hukommelsesmikrocontrollere er de nødvendige data og programhukommelse indlejret i IC ‘ en. Mens eksterne hukommelsesmikrocontrollere ikke har programhukommelse indlejret på dem og kræver en ekstern chip til det samme. Nu en dag, alle mikrocontrollere er indlejret hukommelse mikrocontrollere. Klassificeringen baseret på instruktionssæt svarer til en mikroprocessor. De kan enten være CISC eller RISC. Størstedelen af mikrocontrollere følger CISC-arkitektur med over 80 instruktioner. Mikrocontrollere kan også opdeles baseret på deres computerarkitektur i von Neumann og Harvard.
følgende tabel viser nogle af forskellene mellem mikroprocessorer og mikrocontrollere.
 |
 |
| mikroprocessor assimilerer funktionen af en central behandlingsenhed (CPU) på et enkelt integreret kredsløb (ic). | mikrocontroller kan betragtes som en lille computer, der har en processor og nogle andre komponenter for at gøre det til en computer. |
| mikroprocessorer bruges hovedsageligt til at designe generelle systemer fra små til store og komplekse systemer som supercomputere. | mikrocontrollere bruges i automatisk styrede enheder. |
| mikroprocessorer er grundlæggende komponenter i personlige computere. | mikrocontrollere bruges generelt i indlejrede systemer |
| Computational kapacitet mikroprocessor er meget høj. Derfor kan udføre komplekse opgaver. | mindre beregningskapacitet sammenlignet med mikroprocessorer. Bruges normalt til enklere opgaver. |
| et mikroprocessorbaseret system kan udføre adskillige opgaver. | et mikrocontrollerbaseret system kan udføre enkelte eller meget få opgaver. |
| mikroprocessorer har integreret matematisk Coprocessor. Komplekse matematiske beregninger, der involverer flydende punkt, kan udføres med stor lethed. | mikrocontrollere har ikke matematiske coprocessorer. De bruger programmer til at udføre flydende punkt beregninger, som sinker enheden. |
| mikroprocessorens hovedopgave er at udføre instruktionscyklussen gentagne gange. Dette omfatter hente, afkode og udføre. | ud over at udføre opgaverne med at hente, afkode og udføre, styrer en mikrocontroller også sit miljø baseret på output fra instruktionscyklussen. |
| for at opbygge eller designe et system (computer) skal en mikroprocessor tilsluttes eksternt til nogle andre komponenter som hukommelse (RAM og ROM) og Input / Output-porte. | IC af en mikrocontroller har hukommelse (både RAM og ROM) integreret på det sammen med nogle andre komponenter som I / O-enheder og timere. |
| de samlede omkostninger ved et system bygget ved hjælp af en mikroprocessor er høje. Dette skyldes kravet om eksterne komponenter. | omkostningerne ved et system bygget ved hjælp af en mikrocontroller er mindre, da alle komponenter er let tilgængelige. |
| generelt strømforbrug og spredning er høj på grund af de eksterne enheder. Derfor kræver det eksternt kølesystem. | strømforbruget er mindre. |
| klokfrekvensen er meget høj normalt i størrelsesordenen Giga Herts. | klokfrekvens er mindre normalt i størrelsesordenen Mega Herts. |
| instruktion gennemløb er givet højere prioritet end afbryde latenstid. | i modsætning hertil er mikrocontrollere designet til at optimere interrupt latency. |
| har få bit manipulation instruktioner | Bit manipulation er kraftfuld og udbredt funktion i mikrocontrollere. De har adskillige bitmanipulationsinstruktioner. |
| generelt anvendes mikroprocessorer ikke i realtidssystemer, da de er stærkt afhængige af flere andre komponenter. | mikrocontrollere bruges til at håndtere realtidsopgaver, da de er enkeltprogrammerede, selvforsynende og opgaveorienterede enheder. |
når man ser bort fra forskellene mellem mikroprocessoren og mikrocontrolleren, er det klart, at en mikroprocessor ikke kan erstatte en mikrocontroller og omvendt. Begge stykker teknologi har deres unikke måde at bruge i applikationer.
