Selama beberapa dekad pembangunan, mikropemproses telah berkembang jauh daripada objek aplikasi di kawasan yang sangat khusus kepada produk eksploitasi yang meluas. Hari ini, dalam satu bentuk atau yang lain, peranti ini, bersama-sama dengan pengawal, digunakan dalam hampir semua bidang pengeluaran. Dalam erti kata yang luas, teknologi mikropemproses menyediakan proses kawalan dan automasi, tetapi dalam arah ini, kawasan baharu untuk pembangunan peranti berteknologi tinggi sedang dibentuk dan diluluskan, sehingga kemunculan tanda kecerdasan buatan.
Pemahaman umum tentang mikropemproses
Mengurus atau mengawal proses tertentu memerlukan sokongan perisian yang sesuai secara teknikal sebenar. Dalam kapasiti ini, satu atau satu set cip pada kristal matriks asas bertindak. Untuk keperluan praktikal, modul set cip hampir selalu digunakan, iaitu set cip yang disambungkan oleh sistem kuasa biasa,isyarat, format pemprosesan maklumat, dan sebagainya. Dalam tafsiran saintifik, seperti yang dinyatakan dalam asas teori teknologi mikropemproses, peranti sedemikian adalah tempat (ingatan utama) untuk menyimpan operan dan arahan dalam bentuk yang dikodkan. Kawalan langsung dilaksanakan pada tahap yang lebih tinggi, tetapi juga melalui litar bersepadu mikropemproses. Pengawal digunakan untuk ini.
Seseorang hanya boleh bercakap tentang pengawal berhubung dengan mikrokomputer atau mikrokomputer yang terdiri daripada mikropemproses. Sebenarnya, ini adalah teknik yang berfungsi, pada dasarnya mampu melaksanakan operasi atau arahan tertentu dalam rangka kerja algoritma tertentu. Seperti yang dinyatakan dalam buku teks mengenai teknologi mikropemproses oleh S. N. Liventsov, mikropengawal harus difahami sebagai komputer yang memberi tumpuan kepada melaksanakan operasi logik sebagai sebahagian daripada kawalan peralatan. Ia berdasarkan skema yang sama, tetapi dengan sumber pengkomputeran yang terhad. Tugas mikropengawal pada tahap yang lebih besar adalah untuk melaksanakan prosedur yang bertanggungjawab, tetapi mudah tanpa litar kompleks. Walau bagaimanapun, peranti sedemikian tidak boleh dipanggil primitif teknologi sama ada, kerana dalam industri moden, mikropengawal secara serentak boleh mengawal ratusan dan bahkan ribuan operasi pada masa yang sama, dengan mengambil kira parameter tidak langsung pelaksanaannya. Secara umum, struktur logik mikropengawal direka bentuk dengan mengambil kira kuasa, serba boleh dan kebolehpercayaan.
Seni Bina
Pembangun peranti mikropemproses sedang berurusan dengan satu setkomponen berfungsi, yang akhirnya membentuk kompleks kerja tunggal. Malah model mikrokomputer ringkas menyediakan penggunaan beberapa elemen yang memastikan pemenuhan tugas yang diberikan kepada mesin. Cara interaksi antara komponen ini, serta cara komunikasi dengan isyarat input dan output, sebahagian besarnya menentukan seni bina mikropemproses. Bagi konsep seni bina, ia dinyatakan dalam definisi yang berbeza. Ini boleh menjadi satu set parameter teknikal, fizikal dan operasi, termasuk bilangan daftar memori, kedalaman bit, kelajuan dan sebagainya. Tetapi, selaras dengan asas teori teknologi mikropemproses, seni bina dalam kes ini harus difahami sebagai organisasi logik fungsi yang dilaksanakan dalam proses operasi saling berkaitan pemadat perkakasan dan perisian. Lebih khusus lagi, seni bina mikropemproses mencerminkan perkara berikut:
- Set elemen fizikal yang membentuk mikropemproses, serta sambungan antara blok berfungsinya.
- Format dan cara menyediakan maklumat.
- Saluran untuk mengakses modul struktur tersedia untuk digunakan dengan parameter untuk kegunaan selanjutnya.
- Operasi yang boleh dilakukan oleh mikropemproses tertentu.
- Ciri-ciri perintah kawalan yang dijana atau diterima oleh peranti.
- Reaksi terhadap isyarat dari luar.
Antara muka luaran
Mikropemproses jarang dilihat sebagai sistem terpencil untukmelaksanakan arahan satu perkataan dalam format statik. Terdapat peranti yang memproses satu isyarat mengikut skema yang diberikan, tetapi selalunya teknologi mikropemproses berfungsi dengan sejumlah besar pautan komunikasi daripada sumber yang sendiri tidak linear dari segi arahan yang diproses. Untuk mengatur interaksi dengan peralatan pihak ketiga dan sumber data, format sambungan khas disediakan - antara muka. Tetapi pertama-tama anda perlu menentukan apa sebenarnya yang dikomunikasikan. Sebagai peraturan, peranti terkawal bertindak dalam kapasiti ini, iaitu, arahan dihantar kepada mereka daripada mikropemproses, dan dalam mod maklum balas, data mengenai status badan eksekutif boleh diterima.
Bagi antara muka luaran, ia berfungsi bukan sahaja untuk kemungkinan interaksi mekanisme eksekutif tertentu, tetapi juga untuk penyepaduannya ke dalam struktur kompleks kawalan. Berkenaan dengan teknologi komputer dan mikropemproses yang kompleks, ini boleh menjadi satu set keseluruhan alatan perkakasan dan perisian yang berkait rapat dengan pengawal. Selain itu, mikropengawal sering menggabungkan fungsi pemprosesan dan mengeluarkan arahan dengan tugas menyediakan komunikasi antara mikropemproses dan peranti luaran.
Spesifikasi mikropemproses
Ciri utama peranti mikropemproses termasuk yang berikut:
- Kekerapan jam. Tempoh masa komponen komputer ditukar.
- Lebar. Bilangan maksimum yang mungkin untuk pemprosesan serentak binaridigit.
- Seni bina. Konfigurasi peletakan dan cara interaksi elemen kerja mikropemproses.
Sifat proses operasi juga boleh dinilai dengan kriteria keteraturan dengan yang utama. Dalam kes pertama, kita bercakap tentang bagaimana kita melaksanakan prinsip kebolehulangan biasa dalam unit tertentu teknologi mikropemproses komputer. Dalam erti kata lain, apakah peratusan bersyarat pautan dan item kerja yang menduplikasi antara satu sama lain. Keteraturan boleh digunakan secara umum pada struktur organisasi skema dalam sistem pemprosesan data yang sama.
Backbone menunjukkan kaedah pertukaran data antara modul dalaman sistem, juga mempengaruhi sifat susunan pautan. Menggabungkan prinsip tulang belakang dan keteraturan, adalah mungkin untuk membangunkan strategi untuk mencipta mikropemproses yang bersatu dengan standard tertentu. Pendekatan ini mempunyai kelebihan untuk memudahkan organisasi komunikasi pada tahap yang berbeza dari segi interaksi melalui antara muka. Sebaliknya, penyeragaman tidak membenarkan mengembangkan keupayaan sistem dan meningkatkan rintangannya terhadap beban luaran.
Memori dalam teknologi mikropemproses
Penyimpanan maklumat diatur dengan bantuan peranti storan khas yang diperbuat daripada semikonduktor. Ini terpakai kepada memori dalaman, tetapi media optik dan magnet luaran juga boleh digunakan. Juga, elemen penyimpanan data berdasarkan bahan semikonduktor boleh diwakili sebagai litar bersepadu, yangdimasukkan ke dalam mikropemproses. Sel memori sedemikian digunakan bukan sahaja untuk menyimpan program, tetapi juga untuk melayan memori pemproses pusat dengan pengawal.
Jika kita melihat dengan lebih mendalam pada asas struktur peranti storan, maka litar yang diperbuat daripada logam, dielektrik dan semikonduktor silikon akan ditonjolkan. Komponen logam, oksida dan semikonduktor digunakan sebagai dielektrik. Tahap penyepaduan peranti storan ditentukan oleh sasaran dan ciri perkakasan. Dalam teknologi mikropemproses digital dengan penyediaan fungsi memori video, imuniti hingar, kestabilan, kelajuan, dan sebagainya juga ditambah kepada keperluan universal untuk penyepaduan yang boleh dipercayai dan pematuhan dengan parameter elektrik. Litar mikro digital bipolar ialah penyelesaian optimum dari segi kriteria prestasi dan kepelbagaian penyepaduan, yang, bergantung pada tugas semasa, juga boleh digunakan sebagai pencetus, pemproses atau penyongsang.
Fungsi
Julat fungsi sebahagian besarnya berdasarkan tugas yang akan diselesaikan oleh mikropemproses dalam proses tertentu. Set universal fungsi dalam versi umum boleh diwakili seperti berikut:
- Membaca data.
- Pemprosesan data.
- Pertukaran maklumat dengan memori dalaman, modul atau peranti bersambung luaran.
- Rekod data.
- Input dan output data.
Maksud setiap perkara di atasoperasi ditentukan oleh konteks keseluruhan sistem di mana peranti digunakan. Sebagai contoh, dalam rangka operasi aritmetik-logik, teknologi elektronik dan mikropemproses, sebagai hasil pemprosesan maklumat input, boleh membentangkan maklumat baru, yang, seterusnya, akan menjadi sebab untuk satu atau isyarat arahan yang lain. Kefungsian dalaman juga perlu diperhatikan, kerana parameter pengendalian pemproses itu sendiri, pengawal, bekalan kuasa, penggerak dan modul lain yang beroperasi dalam sistem kawalan dikawal.
Pengeluar peranti
Asal-usul penciptaan peranti mikropemproses adalah jurutera Intel yang mengeluarkan keseluruhan barisan mikropengawal 8-bit berdasarkan platform MCS-51, yang masih digunakan di beberapa kawasan hari ini. Selain itu, banyak pengeluar lain menggunakan keluarga x51 untuk projek mereka sendiri sebagai sebahagian daripada pembangunan generasi baharu teknologi elektronik dan mikropemproses, antara wakilnya ialah pembangunan domestik seperti komputer cip tunggal K1816BE51.
Setelah memasuki segmen pemproses yang lebih kompleks, Intel memberi laluan kepada mikropengawal kepada syarikat lain, termasuk Peranti Analog dan Atmel. Zilog, Microchip, NEC dan lain-lain menawarkan rupa asas baharu pada seni bina mikropemproses. Hari ini, dalam konteks pembangunan teknologi mikropemproses, talian x51, AVR dan PIC boleh dianggap paling berjaya. Jika kita bercakap tentang trend pembangunan, maka hari ini yang pertamatempat itu digantikan dengan keperluan untuk memperluaskan julat tugas kawalan dalaman, kekompakan dan penggunaan kuasa yang rendah. Dalam erti kata lain, mikropengawal semakin kecil dan lebih pintar dari segi penyelenggaraan, tetapi pada masa yang sama meningkatkan potensi kuasanya.
Penyelenggaraan peralatan berasaskan mikropemproses
Menurut peraturan, sistem mikropemproses diservis oleh pasukan pekerja yang diketuai oleh juruelektrik. Tugas penyelenggaraan utama di kawasan ini termasuk yang berikut:
- Memperbaiki kegagalan dalam proses pengendalian sistem dan analisisnya untuk menentukan punca pelanggaran.
- Cegah peranti dan kegagalan komponen melalui penyelenggaraan berjadual yang ditetapkan.
- Baiki kegagalan peranti dengan membaiki bahagian yang rosak atau menggantikannya dengan bahagian serupa yang boleh diservis.
- Pengeluaran pembaikan komponen sistem tepat pada masanya.
Penyelenggaraan langsung teknologi mikropemproses boleh menjadi rumit atau kecil. Dalam kes pertama, senarai operasi teknikal digabungkan, tanpa mengira intensiti buruh dan tahap kerumitannya. Dengan pendekatan berskala kecil, penekanan adalah pada pengindividan setiap operasi, iaitu tindakan pembaikan atau penyelenggaraan individu dilakukan dalam format terpencil dari sudut pandangan organisasi mengikut peta teknologi. Kelemahan kaedah ini dikaitkan dengan kos aliran kerja yang tinggi, yang mungkin tidak wajar dari segi ekonomi dalam sistem berskala besar. Sebaliknya, perkhidmatan berskala kecilmeningkatkan kualiti sokongan teknikal untuk peralatan, meminimumkan risiko kegagalan selanjutnya bersama-sama komponen individu.
Penggunaan teknologi mikropemproses
Sebelum pengenalan meluas mikropemproses dalam pelbagai bidang industri, ekonomi domestik dan negara, terdapat semakin sedikit halangan. Ini sekali lagi disebabkan oleh pengoptimuman peranti ini, pengurangan kosnya dan keperluan yang semakin meningkat untuk elemen automasi. Beberapa kegunaan paling biasa untuk peranti ini termasuk:
- Industri. Mikropemproses digunakan dalam pengurusan kerja, koordinasi mesin, sistem kawalan dan pengumpulan prestasi pengeluaran.
- Perdagangan. Dalam bidang ini, pengendalian teknologi mikropemproses dikaitkan bukan sahaja dengan operasi pengiraan, tetapi juga dengan penyelenggaraan model logistik dalam pengurusan barangan, stok dan aliran maklumat.
- Sistem keselamatan. Elektronik dalam kompleks keselamatan dan penggera moden menetapkan keperluan tinggi untuk automasi dan kawalan pintar, yang membolehkan kami menyediakan mikropemproses generasi baharu.
- Komunikasi. Sudah tentu, teknologi komunikasi tidak boleh dilakukan tanpa pengawal boleh atur cara yang menyediakan pemultipleks, terminal jauh dan litar pensuisan.
Sedikit perkataan sebagai kesimpulan
Khalayak ramai pengguna tidak dapat membayangkan sepenuhnya walaupun hari inikeupayaan teknologi mikropemproses, tetapi pengeluar tidak berdiam diri dan sudah mempertimbangkan arahan yang menjanjikan untuk pembangunan produk ini. Sebagai contoh, peraturan industri komputer masih dikekalkan dengan baik, mengikut mana setiap dua tahun bilangan transistor dalam litar pemproses akan berkurangan. Tetapi mikropemproses moden boleh membanggakan bukan sahaja pengoptimuman struktur. Pakar juga meramalkan banyak inovasi dari segi organisasi litar baharu, yang akan memudahkan pendekatan teknologi kepada pembangunan pemproses dan mengurangkan kos asasnya.
