de introductie van een stukje technologie genaamd “Microprocessor” heeft de manier veranderd waarop we de wereld om ons heen bekijken, analyseren en controleren in de afgelopen twee decennia. De eerste commerciële microprocessor is 4-bit 4004 ontwikkeld door Intel en werd beschikbaar gesteld in 1971.
sindsdien heeft het een fenomenaal succes gehad in de ontwikkeling en het gebruik ervan. Microprocessor wordt beschouwd als een product van gecombineerde ontwikkelingen op het gebied van computerarchitectuur en de fabricage van Geïntegreerde Schakelingen (IC). Het heeft het concept van personal computing zeer haalbaar gemaakt.
de Microcontroller wordt vaak beschouwd als een bijproduct in de ontwikkeling van microprocessor. Het fabricageproces en de programmeertechniek die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling van microprocessoren hebben ook geleid tot de ontwikkeling van microcontrollers.
tot tien jaar geleden waren de microcontrollers minder populair in zowel de technische gemeenschap als het grote publiek, hoewel de meeste consumentenelektronica zoals televisies, videospelletjes, videocassette recorders, telefoons, liften, enz. bestaan uit hen.
voordat we ingaan op de verschillen tussen microprocessor en microcontroller of het tabuleren van microcontroller vs.microprocessor, laten we eens kijken naar de korte introductie van microprocessor en microcontroller.
Microprocessor
een Microprocessor, in de volksmond bekend als “computer op een chip” in zijn vroege dagen, is een algemene centrale verwerkingseenheid (CPU) vervaardigd op een enkele geïntegreerde schakeling (IC) en is een complete digitale computer (later microcontroller wordt beschouwd als een meer nauwkeurige vorm van complete computer). Het is een kleine maar zeer krachtige elektronische hersenen die werkt op een blaarvorming snelheid en wordt vaak gebruikt om instructies van een computerprogramma uit te voeren om rekenkundige en logische bewerkingen uit te voeren, het opslaan van de gegevens, systeemcontrole, input / output operaties etc. volgens de instructies. De belangrijkste term in de definitie van een microprocessor is “algemeen doel”.
het betekent dat men met behulp van een microprocessor een eenvoudig systeem of een grote en complexe machine eromheen kan bouwen met een paar extra componenten volgens de toepassing. De belangrijkste taak van een microprocessor is om gegevens als invoer van invoerapparaten te accepteren en vervolgens deze gegevens volgens de instructies te verwerken en het resultaat van deze instructies als uitvoer via uitvoerapparaten te verstrekken. De Microprocessor is een voorbeeld van opeenvolgend logisch apparaat aangezien het geheugen intern heeft en het gebruikt om instructies op te slaan.De eerste commerciële Microprocessor werd in november 1971 door Intel uitgebracht onder de naam 4004 (vierduizend vier). Het is een 4-bit microprocessor.
er zijn vijf belangrijke componenten in een microprocessor. Ze zijn rekenkundige en logische eenheid (ALU), besturingseenheid, Registers, instructie Decoder en data Bus, maar de eerste drie worden beschouwd als belangrijke componenten. Het blokschema van een microprocessor met deze basiscomponenten is hieronder weergegeven.
de interne structuur van een microprocessor wordt hieronder weergegeven.
eerdere microprocessoren maakten gebruik van de Von Neumann-architectuur, waarbij de gegevens en instructies (programma ‘ s) in hetzelfde geheugen zijn opgeslagen. Hoewel deze architectuur eenvoudig is, zijn er veel nadelen. Een van de grote nadelen is dat instructie en gegevens niet tegelijkertijd kunnen worden benaderd als ze een enkele gegevensbus delen. Dit degradeert vaak de algehele prestaties van het apparaat. Later wordt Harvard architecture geà ntroduceerd, die gebruik maakt van aparte programma-en datageheugens met aparte bussen, zodat zowel data als instructies tegelijkertijd toegankelijk zijn. Later wordt de gewijzigde architectuur van Harvard ontwikkeld waarin het programmageheugen wordt benaderd alsof het gegevensgeheugen was.
er worden drie basiskenmerken gebruikt om microprocessoren te onderscheiden. Ze zijn instructieset, bandbreedte en kloksnelheid. Instructieset is gerelateerd aan de programmering van de microprocessor die voornamelijk bestaat uit instructies die een microprocessor kan uitvoeren. Bandbreedte geeft het maximale aantal bits aan dat in een enkele instructie wordt verwerkt. Kloksnelheid geeft Nee. van de instructies die een processor per seconde kan uitvoeren. Meestal is de kloksnelheid in MHz (Mega Hertz) of GHz (Giga Hertz). Over het algemeen worden de kenmerken bandbreedte en kloksnelheid samen bekeken. Hoe hoger de waarden van beide kenmerken, hoe krachtiger de processor is.
instructieset of instructiesetarchitectuur (Isa) speelt ook een belangrijke rol bij het ontwerp en de werking van een processor. Microprocessors worden geclassificeerd als CISC (Complex Instruction Set Computer) of RISC (Reduced Instruction Set Computer).
CISC-architectuur bestaat uit volledige set instructies die complex zijn, groter, meer rekenkracht hebben, enzovoort. Een enkele CISC-instructie kan worden gebruikt om verschillende low-level operaties, multi-step operaties en meerdere adresseringsmodi uit te voeren. De uitvoeringstijd van deze instructies is lang. Intel ‘ s X86 is een voorbeeld van CISC architectuur.
de RISC-architectuur werd ontwikkeld door te beseffen dat in plaats van volledige instructies te gebruiken, alleen de veelgebruikte instructies voldoende zijn. In deze architectuur zijn de instructies klein en sterk geoptimaliseerd. RISC processors worden gebruikt waar de uitvoeringstijd van de instructie minder moet zijn en de ontwikkelingskosten minder. De ARM-apparaten zijn gebaseerd op ARM-architectuur die een subset is van RISC.
Microcontroller
de belangrijkste reden voor de ontwikkeling van microcontroller is het enige nadeel van de microprocessor te overwinnen. Hoewel microprocessors krachtige apparaten zijn, hebben ze externe chips zoals RAM, ROM, Input / Output Poorten en andere componenten nodig om een compleet werkend systeem te ontwerpen. Dit maakte het economisch moeilijk om op grote schaal computerapparatuur voor consumenten te ontwikkelen, aangezien de systeemkosten zeer hoog zijn. Microcontrollers zijn de apparaten die eigenlijk passen bij het profiel “Computer – op – een chip” als het bestaat uit een hoofdverwerkingseenheid of processor samen met een aantal andere componenten die nodig zijn om het een complete computer te maken. De componenten die aanwezig zijn op een typische microcontroller IC zijn CPU, geheugen, input / output poorten en timers. De eerste microcontroller werd ontwikkeld in 1971 door Texas Instruments en heet TMS 1000. Het werd in 1974 beschikbaar gesteld voor commercieel gebruik. Het blokschema van een microcontroller is hieronder weergegeven.
Microcontrollers worden voornamelijk gebruikt in ingebedde systemen. Geautomatiseerde of digitale controle van apparaten wordt plausibel gemaakt met de ontwikkeling van microcontrollers. Het ontwikkelingsproces van microcontroller is vergelijkbaar met dat van een microprocessor.
Microcontrollers kunnen worden geclassificeerd op basis van busbreedte, geheugenstructuur en instructieset. Busbreedte geeft de grootte van de databus aan. Microcontrollers kunnen worden geclassificeerd als 8-bit, 16-bit of 32-bit op basis van de busbreedte. Hogere busbreedtes resulteren vaak in betere prestaties. Microcontrollers kunnen worden onderverdeeld in twee typen op basis van hun geheugenstructuren: ingebed geheugen en extern geheugen. In het geval van embedded geheugen microcontrollers, worden de vereiste gegevens en programmageheugen ingebed in de IC. Terwijl de externe geheugenmicrocontrollers geen programmageheugen hebben ingebed op hen en een externe spaander voor het zelfde vereisen. Tegenwoordig zijn alle microcontrollers ingebed geheugen microcontrollers. De classificatie op basis van instructieset is vergelijkbaar met die van een microprocessor. Ze kunnen CISC of RISC zijn. De meerderheid van microcontrollers volgt CISC architectuur met meer dan 80 instructies. Microcontrollers kunnen ook worden onderverdeeld op basis van hun computerarchitectuur in von Neumann en Harvard.
de volgende tabel geeft een overzicht van enkele verschillen tussen microprocessors en microcontrollers.
 |
 |
| Microprocessor assimileert de functie van een centrale verwerkingseenheid (CPU) op een enkele geïntegreerde schakeling (IC). | Microcontroller kan worden beschouwd als een kleine computer met een processor en enkele andere componenten om er een computer van te maken. |
| Microprocessors worden voornamelijk gebruikt bij het ontwerpen van systemen voor algemeen gebruik, van kleine tot grote en complexe systemen zoals supercomputers. | Microcontrollers worden gebruikt in automatisch bestuurde apparaten. |
| Microprocessors zijn basiscomponenten van PC ‘ s. | Microcontrollers worden over het algemeen gebruikt in ingebedde systemen |
| de rekencapaciteit van de microprocessor is zeer hoog. Vandaar kan complexe taken uit te voeren. | minder rekencapaciteit in vergelijking met microprocessors. Meestal gebruikt voor eenvoudigere taken. |
| een microprocessor gebaseerd systeem kan tal van taken uitvoeren. | een op microcontroller gebaseerd systeem kan enkele of zeer weinig taken uitvoeren. |
| Microprocessors hebben een wiskundige Coprocessor geïntegreerd. Complexe wiskundige berekeningen waarbij floating point betrokken zijn, kunnen met groot gemak worden uitgevoerd. | Microcontrollers hebben geen wiskundige coprocessors. Ze gebruiken software om floating point berekeningen uit te voeren die het apparaat vertraagt. |
| de belangrijkste taak van microprocessor is om de instructiecyclus herhaaldelijk uit te voeren. Dit omvat fetch, decoderen en uitvoeren. | naast het uitvoeren van de taken fetch, decoderen en uitvoeren, controleert een microcontroller ook zijn omgeving op basis van de output van de instructiecyclus. |
| om een systeem (computer) te bouwen of te ontwerpen, moet een microprocessor extern worden aangesloten op een aantal andere componenten zoals geheugen (RAM en ROM) en Input / Output poorten. | het IC van een microcontroller heeft geheugen (zowel RAM als ROM) geïntegreerd, samen met enkele andere componenten zoals I / O apparaten en timers. |
| de totale kosten van een met een microprocessor gebouwd systeem zijn hoog. Dit komt door de eis van externe componenten. | de kosten van een systeem dat met een microcontroller is gebouwd, zijn lager omdat alle componenten gemakkelijk beschikbaar zijn. |
| over het algemeen stroomverbruik en dissipatie is hoog vanwege de externe apparaten. Daarom vereist het externe koelsysteem. | het stroomverbruik is lager. |
| de klokfrequentie is meestal erg hoog in de Orde van Giga Hertz. | klokfrequentie is gewoonlijk minder in de Orde Van Mega Hertz. |
| de doorvoersnelheid van de instructie krijgt een hogere prioriteit dan interrupt latency. | daarentegen zijn microcontrollers ontworpen om interrupt latency te optimaliseren. |
| hebben enkele Bit Manipulatie instructies | Bit Manipulatie is krachtig en veel gebruikt functie in microcontrollers. Ze hebben tal van Bit Manipulatie instructies. |
| over het algemeen worden microprocessoren niet gebruikt in real-time systemen omdat ze sterk afhankelijk zijn van verschillende andere componenten. | Microcontrollers worden gebruikt om realtime taken uit te voeren, aangezien het enkel geprogrammeerde, zelfvoorzienende en taakgerichte apparaten zijn. |
afgezien van de verschillen tussen de microprocessor en microcontroller, is het duidelijk dat een microprocessor een microcontroller niet kan vervangen en omgekeerd. Beide stukken technologie hebben hun unieke manier van gebruik in toepassingen.
