introducerea unei tehnologii numite „microprocesor” a schimbat modul în care privim, analizăm și controlăm lumea care ne înconjoară în ultimele două decenii. Primul microprocesor comercial este 4-bit 4004 dezvoltat de Intel și a fost pus la dispoziție în 1971.
de atunci, a avut un succes fenomenal în dezvoltarea și utilizarea sa. Microprocesorul este considerat un produs al dezvoltărilor combinate în domeniile arhitecturii computerelor și fabricării circuitelor integrate (IC). A făcut conceptul de calcul personal foarte fezabil.
microcontrolerul este adesea considerat un produs secundar în dezvoltarea microprocesorului. Procesul de fabricație și tehnica de programare care sunt responsabile în dezvoltarea microprocesoarelor au condus, de asemenea, la dezvoltarea microcontrolerelor.
până acum un deceniu, microcontrolerele sunt mai puțin populare atât în comunitatea tehnică, cât și în publicul larg, chiar dacă majoritatea electronicelor de consum, cum ar fi televizoarele, jocurile video, casetofoanele video, telefoanele, lifturile etc. cuprinde din ele.
înainte de a merge la diferențele dintre microprocesor și microcontroler sau microcontroler tabulator vs.microprocesor, să vedem scurta introducere a microprocesorului și microcontrolerului.
microprocesor
un microprocesor, cunoscut popular sub numele de” computer pe un cip ” în primele sale zile, este o unitate centrală de procesare de uz general (CPU) fabricată pe un singur circuit integrat (IC) și este un computer digital complet (microcontrolerul ulterior este considerat a fi o formă mai precisă a computerului complet). Este un creier electronic mic, dar foarte puternic, care funcționează la o viteză de vezicule și este adesea folosit pentru a efectua instrucțiuni ale unui program de calculator pentru a efectua operații aritmetice și logice, stocarea datelor, controlul sistemului, operații de intrare / ieșire etc. conform instrucțiunilor. Termenul cheie în definiția unui microprocesor Este”scop general”.
înseamnă că, cu ajutorul unui microprocesor, se poate construi un sistem simplu sau o mașină mare și complexă în jurul acestuia, cu câteva componente suplimentare conform aplicației. Sarcina principală a unui microprocesor este să accepte date ca intrare de la dispozitivele de intrare, apoi să proceseze aceste date conform instrucțiunilor și să furnizeze rezultatul acestor instrucțiuni ca ieșire prin dispozitive de ieșire. Microprocesorul este un exemplu de dispozitiv logic secvențial, deoarece are memorie internă și îl folosește pentru a stoca instrucțiuni.
primul microprocesor comercial a fost lansat de Intel în anul 1971 noiembrie numit 4004 (patru mii patru). Este un microprocesor pe 4 biți.
există cinci componente importante într-un microprocesor. Sunt Unitate aritmetică și logică (ALU), unitate de Control, registre, decodor de instrucțiuni și magistrală de date, dar primele trei sunt considerate componente semnificative. Diagrama bloc a unui microprocesor cu aceste componente de bază este prezentată mai jos.
structura internă a unui microprocesor este prezentată mai jos.
microprocesoarele anterioare au folosit arhitectura Von Neumann unde datele și instrucțiunile (programele) sunt stocate în aceeași memorie. Chiar dacă această arhitectură este simplă, există multe retrageri. Unul dintre dezavantajele majore este că instrucțiunile și datele nu pot fi accesate în același timp în care împărtășesc o singură magistrală de date. Acest lucru degradează adesea performanța generală a dispozitivului. Mai târziu, arhitectura Harvard este introdus care face uz de program separat și amintiri de date cu autobuze separate, astfel încât ambele date și instrucțiuni pot fi accesate în același timp. Arhitectura Harvard modificată ulterior este dezvoltată în care memoria programului este accesată ca și cum ar fi memoria de date.
există trei caracteristici de bază utilizate pentru diferențierea microprocesoarelor. Acestea sunt set de instrucțiuni, lățime de bandă și viteza de ceas. Setul de instrucțiuni este legat de programarea microprocesorului care constă în principal din instrucțiuni pe care un microprocesor le poate executa. Lățimea de bandă indică numărul maxim de biți procesați într-o singură instrucțiune. Viteza de ceas dă nr. de instrucțiuni un procesor poate executa pe secundă. De obicei, viteza ceasului este în MHz (Mega Hertz) sau GHz (Giga Hertz). În general, caracteristicile lățime de bandă și viteza de ceas sunt privite împreună. Cu cât valorile ambelor caracteristici sunt mai mari, cu atât procesorul este mai puternic.
setul de instrucțiuni sau arhitectura setului de instrucțiuni (ISA) joacă, de asemenea, un rol important în proiectarea și funcționarea unui procesor. Microprocesoarele sunt clasificate fie ca CISC (computer set de instrucțiuni complexe), fie RISC (computer set de instrucțiuni redus).
arhitectura CISC este format din set complet de instrucțiuni care sunt complexe, mai mari, au mai multă putere de calcul și așa mai departe. O singură instrucțiune CISC poate fi utilizată pentru a executa mai multe operații de nivel scăzut, operații în mai multe etape și moduri de adresare multiple. Timpul de execuție al acestor instrucțiuni este lung. Intel X86 este un exemplu de arhitectură CISC.
arhitectura RISC a fost dezvoltată realizând că, în loc să utilizeze un set complet de instrucțiuni, sunt suficiente doar instrucțiunile utilizate frecvent. În această arhitectură, instrucțiunile sunt mici și foarte optimizate. Procesoarele RISC sunt utilizate în cazul în care timpul de execuție al instrucțiunii ar trebui să fie mai mic și costul de dezvoltare este mai mic. Dispozitivele ARM se bazează pe arhitectura ARM, care este un subset al RISC.
microcontroler
principalul motiv pentru dezvoltarea microcontrolerului este de a depăși singurul dezavantaj al microprocesorului. Chiar dacă microprocesoarele sunt dispozitive puternice, acestea necesită cipuri externe precum RAM, ROM, porturi de intrare / ieșire și alte componente pentru a proiecta un sistem complet de lucru. Acest lucru a făcut dificilă din punct de vedere economic dezvoltarea aparatelor computerizate de consum pe scară largă, deoarece costul sistemului este foarte mare. Microcontrolerele sunt dispozitivele care se potrivesc de fapt profilului „Computer – on-a chip”, deoarece constă dintr-o unitate principală de procesare sau procesor împreună cu alte componente care sunt necesare pentru a-l face un computer complet. Componentele care sunt prezente pe un microcontroler tipic IC sunt CPU, memorie, porturi de intrare / ieșire și cronometre. Primul microcontroler a fost dezvoltat în 1971 de Texas Instruments și se numește TMS 1000. A fost pus la dispoziție pentru uz comercial în 1974. Diagrama bloc a unui microcontroler este prezentată mai jos.
microcontrolere sunt practic utilizate în sistemele încorporate. Controlul computerizat sau digital al dispozitivelor este plauzibil odată cu dezvoltarea microcontrolerelor. Procesul de dezvoltare a microcontrolerului este similar cu cel al unui microprocesor.
microcontrolerele pot fi clasificate în funcție de lățimea magistralei, structura memoriei și setul de instrucțiuni. Lățimea magistralei indică dimensiunea magistralei de date. Microcontrolerele pot fi clasificate ca 8 biți, 16 biți sau 32 biți pe baza lățimii magistralei. Lățimile mai mari ale magistralei duc adesea la performanțe mai bune. Microcontrolerele pot fi împărțite în două tipuri pe baza structurilor lor de memorie: memoria încorporată și memoria externă. În cazul microcontrolerelor de memorie încorporate, datele necesare și memoria programului sunt încorporate în IC. În timp ce microcontrolerele de memorie externă nu au memorie de program încorporată pe ele și necesită un cip extern pentru același lucru. Acum o zi, toate microcontrolerele sunt microcontrolere de memorie încorporate. Clasificarea bazată pe setul de instrucțiuni este similară cu cea a unui microprocesor. Ele pot fi fie CISC, fie RISC. Majoritatea microcontrolerelor urmează arhitectura CISC cu peste 80 de instrucțiuni. Microcontrolerele pot fi, de asemenea, împărțite pe baza arhitecturii computerului lor în von Neumann și Harvard.
tabelul următor rezumă unele dintre diferențele dintre microprocesoare și microcontrolere.
 |
 |
| microprocesorul asimilează funcția unei unități centrale de procesare (CPU) pe un singur circuit integrat (IC). | microcontrolerul poate fi considerat un computer mic care are un procesor și alte componente pentru a-l face un computer. |
| microprocesoarele sunt utilizate în principal în proiectarea sistemelor de uz general de la sisteme mici la mari și complexe, cum ar fi super-computerele. | microcontrolerele sunt utilizate în dispozitive controlate automat. |
| microprocesoarele sunt componente de bază ale computerelor personale. | microcontrolerele sunt utilizate în general în sistemele încorporate |
| capacitatea de calcul a microprocesorului este foarte mare. Prin urmare, poate efectua sarcini complexe. | capacitate de calcul mai mică în comparație cu microprocesoarele. De obicei folosit pentru sarcini mai simple. |
| un sistem bazat pe microprocesor poate efectua numeroase sarcini. | un sistem bazat pe microcontroler poate efectua sarcini unice sau foarte puține. |
| microprocesoare au integrat Coprocesor matematica. Calculele matematice complexe care implică virgulă mobilă pot fi efectuate cu mare ușurință. | microcontrolerele nu au coprocesoare matematice. Ei folosesc software-ul pentru a efectua calcule în virgulă mobilă care încetinește dispozitivul. |
| sarcina principală a microprocesorului este de a efectua în mod repetat ciclul de instrucțiuni. Aceasta include preluarea, decodarea și executarea. | pe lângă îndeplinirea sarcinilor de preluare, decodare și executare, un microcontroler își controlează și mediul pe baza ieșirii ciclului de instrucțiuni. |
| pentru a construi sau proiecta un sistem (computer), un microprocesor trebuie să fie conectat extern la alte componente, cum ar fi memoria (RAM și ROM) și porturile de intrare / ieșire. | IC-ul unui microcontroler are memorie (atât RAM, cât și ROM) integrată pe acesta împreună cu alte componente, cum ar fi dispozitivele I / O și cronometrele. |
| costul total al unui sistem construit folosind un microprocesor este ridicat. Acest lucru se datorează cerinței componentelor externe. | costul unui sistem construit folosind un microcontroler este mai mic, deoarece toate componentele sunt ușor disponibile. |
| în general, consumul de energie și disiparea este mare din cauza dispozitivelor externe. Prin urmare, este nevoie de un sistem de răcire extern. | consumul de energie este mai mic. |
| frecvența ceasului este foarte mare, de obicei, în ordinea Giga Hertz. | frecvența ceasului este mai mică de obicei în ordinea Mega Hertz. |
| transferul de instrucțiuni are o prioritate mai mare decât latența de întrerupere. | în schimb, microcontrolerele sunt concepute pentru a optimiza latența întreruperii. |
| au câteva instrucțiuni de manipulare biți | manipulare biți este caracteristică puternic și utilizat pe scară largă în microcontrolere. Au numeroase instrucțiuni de manipulare a bitului. |
| în general, microprocesoarele nu sunt utilizate în sistemele în timp real, deoarece depind sever de alte câteva componente. | microcontrolerele sunt utilizate pentru a gestiona sarcini în timp real, deoarece sunt dispozitive unice programate, autosuficiente și orientate spre sarcini. |
lăsând deoparte diferențele dintre microprocesor și microcontroler, este clar că un microprocesor nu poate înlocui un microcontroler și invers. Ambele piese de tehnologie au modul lor unic de utilizare în aplicații.
