Sa paglipas ng ilang dekada ng pag-unlad, malayo na ang narating ng microprocessor mula sa isang bagay na ginagamit sa mga lugar na napaka-espesyalisado hanggang sa isang produkto ng malawak na pagsasamantala. Ngayon, sa isang anyo o iba pa, ang mga device na ito, kasama ang mga controllers, ay ginagamit sa halos anumang larangan ng produksyon. Sa malawak na kahulugan, ang teknolohiya ng microprocessor ay nagbibigay ng kontrol at mga proseso ng automation, ngunit sa loob ng direksyong ito, ang mga bagong lugar para sa pagbuo ng mga high-tech na device ay nabuo at naaprubahan, hanggang sa paglitaw ng mga palatandaan ng artificial intelligence.
Pangkalahatang pag-unawa sa mga microprocessor
Ang pamamahala o pagkontrol sa ilang partikular na proseso ay nangangailangan ng naaangkop na suporta sa software sa isang tunay na teknikal na batayan. Sa kapasidad na ito, kumikilos ang isa o isang set ng mga chip sa mga pangunahing matrix na kristal. Para sa mga praktikal na pangangailangan, ang mga module ng chip-set ay halos palaging ginagamit, iyon ay, mga chipset na konektado ng isang karaniwang sistema ng kuryente,signal, mga format ng pagproseso ng impormasyon, at iba pa. Sa pang-agham na interpretasyon, tulad ng nabanggit sa mga teoretikal na pundasyon ng teknolohiya ng microprocessor, ang mga naturang device ay isang lugar (pangunahing memorya) para sa pag-iimbak ng mga operand at command sa isang naka-encode na anyo. Ang direktang kontrol ay ipinatupad sa isang mas mataas na antas, ngunit din sa pamamagitan ng microprocessor integrated circuits. Ginagamit ang mga controller para dito.
Maaari lamang pag-usapan ng isa ang tungkol sa mga controller kaugnay ng mga microcomputer o microcomputer na binubuo ng mga microprocessor. Sa totoo lang, ito ay isang gumaganang pamamaraan, sa prinsipyo na may kakayahang magsagawa ng ilang mga operasyon o utos sa loob ng balangkas ng isang ibinigay na algorithm. Tulad ng nabanggit sa aklat-aralin sa teknolohiya ng microprocessor ni S. N. Liventsov, ang isang microcontroller ay dapat na maunawaan bilang isang computer na nakatuon sa pagsasagawa ng mga lohikal na operasyon bilang bahagi ng kontrol ng kagamitan. Ito ay batay sa parehong mga scheme, ngunit may limitadong mapagkukunan ng pag-compute. Ang gawain ng microcontroller sa isang mas malaking lawak ay upang ipatupad ang responsable, ngunit simpleng mga pamamaraan na walang kumplikadong mga circuit. Gayunpaman, ang mga naturang aparato ay hindi rin matatawag na primitive sa teknolohiya, dahil sa mga modernong industriya ang mga microcontroller ay maaaring sabay na makontrol ang daan-daang at kahit libu-libong mga operasyon nang sabay-sabay, na isinasaalang-alang ang hindi direktang mga parameter ng kanilang pagpapatupad. Sa pangkalahatan, ang lohikal na istraktura ng microcontroller ay idinisenyo nang may kapangyarihan, versatility at pagiging maaasahan sa isip.
Arkitektura
Ang mga developer ng microprocessor device ay nakikitungo sa isang setfunctional na mga bahagi, na sa kalaunan ay bumubuo ng isang solong working complex. Kahit na ang isang simpleng modelo ng microcomputer ay nagbibigay para sa paggamit ng isang bilang ng mga elemento na tinitiyak ang katuparan ng mga gawain na itinalaga sa makina. Ang paraan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sangkap na ito, pati na rin ang paraan ng komunikasyon sa mga signal ng input at output, higit sa lahat ay tumutukoy sa arkitektura ng microprocessor. Tulad ng para sa mismong konsepto ng arkitektura, ito ay ipinahayag sa iba't ibang mga kahulugan. Ito ay maaaring isang set ng teknikal, pisikal at operational na mga parameter, kabilang ang bilang ng mga memory register, bit depth, bilis, at iba pa. Ngunit, alinsunod sa mga teoretikal na pundasyon ng teknolohiya ng microprocessor, ang arkitektura sa kasong ito ay dapat na maunawaan bilang lohikal na organisasyon ng mga pag-andar na ipinatupad sa proseso ng magkakaugnay na operasyon ng hardware at software na pagpupuno. Higit na partikular, ipinapakita ng arkitektura ng microprocessor ang sumusunod:
- Ang hanay ng mga pisikal na elemento na bumubuo ng microprocessor, pati na rin ang mga koneksyon sa pagitan ng mga functional block nito.
- Mga format at paraan ng pagbibigay ng impormasyon.
- Mga channel para sa pag-access ng mga structure module na magagamit para sa mga parameter para sa karagdagang paggamit ng mga ito.
- Mga operasyong maaaring gawin ng isang partikular na microprocessor.
- Mga katangian ng mga control command na binubuo o natatanggap ng device.
- Mga reaksyon sa mga signal mula sa labas.
Mga panlabas na interface
Ang microprocessor ay bihirang makita bilang isang nakahiwalay na sistema para sapagsasagawa ng isang salita na utos sa isang static na format. May mga device na nagpoproseso ng isang signal ayon sa isang ibinigay na scheme, ngunit kadalasan ang teknolohiya ng microprocessor ay gumagana sa isang malaking bilang ng mga link ng komunikasyon mula sa mga mapagkukunan na hindi nila linear sa mga tuntunin ng mga naprosesong command. Upang ayusin ang pakikipag-ugnayan sa mga third-party na kagamitan at mga mapagkukunan ng data, ang mga espesyal na format ng koneksyon ay ibinigay - mga interface. Ngunit kailangan mo munang matukoy kung ano ang eksaktong ipinakipag-usap. Bilang isang patakaran, ang mga kinokontrol na device ay kumikilos sa kapasidad na ito, iyon ay, isang utos ang ipinadala sa kanila mula sa microprocessor, at sa mode ng feedback, maaaring matanggap ang data sa katayuan ng executive body.
Tungkol sa mga panlabas na interface, nagsisilbi sila hindi lamang para sa posibilidad ng pakikipag-ugnayan ng isang partikular na mekanismo ng ehekutibo, kundi pati na rin para sa pagsasama nito sa istruktura ng control complex. Sa pagsasaalang-alang sa kumplikadong teknolohiya ng computer at microprocessor, ito ay maaaring isang buong hanay ng mga tool ng hardware at software na malapit na nauugnay sa controller. Bukod dito, kadalasang pinagsama ng mga microcontroller ang mga function ng pagproseso at pag-isyu ng mga command sa mga gawain ng pagbibigay ng komunikasyon sa pagitan ng mga microprocessor at external na device.
Mga detalye ng Microprocessor
Ang mga pangunahing katangian ng microprocessor device ay kinabibilangan ng mga sumusunod:
- Dalas ng orasan. Tagal ng panahon kung kailan inililipat ang mga bahagi ng computer.
- Lapad. Ang bilang ng maximum na posible para sa sabay-sabay na pagproseso ng binarymga digit.
- Arkitektura. Configuration ng placement at mga paraan ng pakikipag-ugnayan ng mga gumaganang elemento ng microprocessor.
Ang katangian ng proseso ng pagpapatakbo ay maaari ding hatulan ng pamantayan ng pagiging regular sa pangunahing. Sa unang kaso, pinag-uusapan natin kung paano natin ipinapatupad ang prinsipyo ng regular na repeatability sa isang partikular na yunit ng teknolohiya ng microprocessor ng computer. Sa madaling salita, ano ang kondisyonal na porsyento ng mga link at mga item sa trabaho na duplicate sa isa't isa. Maaaring ilapat ang regularidad sa pangkalahatan sa istruktura ng organisasyon ng schema sa loob ng parehong sistema ng pagpoproseso ng data.
Backbone ay nagpapahiwatig ng paraan ng pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga panloob na module ng system, na nakakaapekto rin sa likas na katangian ng pag-order ng mga link. Pinagsasama ang mga prinsipyo ng backbone at regularity, posible na bumuo ng isang diskarte para sa paglikha ng mga microprocessor na pinag-isa sa isang tiyak na pamantayan. Ang diskarte na ito ay may bentahe ng pagpapadali sa organisasyon ng komunikasyon sa iba't ibang antas sa mga tuntunin ng pakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng mga interface. Sa kabilang banda, hindi pinapayagan ng standardization ang pagpapalawak ng mga kakayahan ng system at pagtaas ng resistensya nito sa mga panlabas na load.
Memory sa teknolohiyang microprocessor
Isinasaayos ang storage ng impormasyon sa tulong ng mga espesyal na storage device na gawa sa semiconductors. Nalalapat ito sa panloob na memorya, ngunit maaari ding gamitin ang panlabas na optical at magnetic media. Gayundin, ang mga elemento ng pag-iimbak ng data batay sa mga materyales ng semiconductor ay maaaring kinakatawan bilang mga integrated circuit, nakasama sa microprocessor. Ang mga naturang memory cell ay ginagamit hindi lamang para sa pag-iimbak ng mga program, kundi pati na rin para sa pagseserbisyo sa memorya ng central processor na may mga controllers.
Kung titingnan natin nang mas malalim ang structural na batayan ng mga storage device, lalabas ang mga circuit na gawa sa metal, dielectric at silicon semiconductor. Ang mga bahagi ng metal, oxide at semiconductor ay ginagamit bilang dielectrics. Ang antas ng pagsasama ng storage device ay tinutukoy ng mga target at katangian ng hardware. Sa teknolohiyang digital microprocessor na may probisyon ng isang function ng memorya ng video, ang kaligtasan sa ingay, katatagan, bilis, at iba pa ay idinagdag din sa mga unibersal na kinakailangan para sa maaasahang pagsasama at pagsunod sa mga de-koryenteng parameter. Ang bipolar digital microcircuits ay ang pinakamainam na solusyon sa mga tuntunin ng pamantayan sa pagganap at versatility ng integration, na, depende sa kasalukuyang mga gawain, ay maaari ding gamitin bilang trigger, processor o inverter.
Mga Pag-andar
Ang hanay ng mga function ay higit na nakabatay sa mga gawain na lulutasin ng microprocessor sa loob ng isang partikular na proseso. Ang unibersal na hanay ng mga function sa isang pangkalahatang bersyon ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod:
- Pagbabasa ng data.
- Pagproseso ng data.
- Pagpapalitan ng impormasyon gamit ang internal memory, mga module o external na konektadong device.
- Mag-record ng data.
- Input at output ng data.
Ang kahulugan ng bawat isa sa itaasang mga operasyon ay tinutukoy ng konteksto ng pangkalahatang sistema kung saan ginagamit ang device. Halimbawa, sa loob ng balangkas ng mga operasyong aritmetika-lohikal, ang teknolohiyang elektroniko at microprocessor, bilang resulta ng pagpoproseso ng impormasyon sa pag-input, ay maaaring magpakita ng bagong impormasyon, na, naman, ay magiging dahilan para sa isa o ibang command signal. Dapat ding tandaan ang panloob na pag-andar, dahil sa kung saan ang mga operating parameter ng processor mismo, controller, power supply, actuator at iba pang mga module na gumagana sa loob ng control system ay kinokontrol.
Mga tagagawa ng device
Ang mga pinagmulan ng paglikha ng mga microprocessor device ay mga Intel engineer na naglabas ng isang buong linya ng 8-bit microcontrollers batay sa MCS-51 platform, na ginagamit pa rin sa ilang lugar ngayon. Gayundin, maraming iba pang mga tagagawa ang gumamit ng pamilyang x51 para sa kanilang sariling mga proyekto bilang bahagi ng pagbuo ng mga bagong henerasyon ng electronics at microprocessor na teknolohiya, kabilang sa mga kinatawan nito ay ang mga domestic development tulad ng single-chip computer na K1816BE51.
Pagkatapos ay pumasok sa segment ng mas kumplikadong mga processor, nagbigay-daan ang Intel sa mga microcontroller sa iba pang kumpanya, kabilang ang Analog Device at Atmel. Ang Zilog, Microchip, NEC at iba pa ay nag-aalok ng panimulang bagong hitsura sa arkitektura ng microprocessor. Ngayon, sa konteksto ng pagbuo ng teknolohiyang microprocessor, ang mga linya ng x51, AVR at PIC ay maaaring ituring na pinakamatagumpay. Kung pinag-uusapan natin ang mga uso sa pag-unlad, ang mga araw na ito ang unaang lugar ay pinalitan ng mga kinakailangan para sa pagpapalawak ng hanay ng mga gawain sa panloob na kontrol, pagiging compact at mababang paggamit ng kuryente. Sa madaling salita, ang mga microcontroller ay lumiliit at mas matalino sa mga tuntunin ng pagpapanatili, ngunit sa parehong oras ay tumataas ang kanilang potensyal na kapangyarihan.
Pagpapanatili ng mga kagamitang nakabatay sa microprocessor
Alinsunod sa mga regulasyon, ang mga microprocessor system ay sineserbisyuhan ng mga pangkat ng mga manggagawa na pinamumunuan ng isang electrician. Kabilang sa mga pangunahing gawain sa pagpapanatili sa lugar na ito ang sumusunod:
- Pag-aayos ng mga pagkabigo sa proseso ng pagpapatakbo ng system at pagsusuri ng mga ito upang matukoy ang mga sanhi ng paglabag.
- Iwasan ang mga pagkabigo ng device at bahagi sa pamamagitan ng nakatakdang nakaiskedyul na pagpapanatili.
- Ayusin ang mga pagkabigo ng device sa pamamagitan ng pag-aayos ng mga sirang bahagi o pagpapalit sa mga ito ng mga nagagamit na katulad na bahagi.
- Produksyon ng napapanahong pag-aayos ng mga bahagi ng system.
Ang direktang pagpapanatili ng teknolohiyang microprocessor ay maaaring kumplikado o minor. Sa unang kaso, ang isang listahan ng mga teknikal na operasyon ay pinagsama, anuman ang kanilang labor intensity at antas ng pagiging kumplikado. Sa isang maliit na sukat na diskarte, ang diin ay sa indibidwalisasyon ng bawat operasyon, iyon ay, ang mga indibidwal na pag-aayos o pagpapanatili ng mga aksyon ay isinasagawa sa isang nakahiwalay na format mula sa punto ng view ng organisasyon alinsunod sa teknolohikal na mapa. Ang mga kawalan ng pamamaraang ito ay nauugnay sa mataas na mga gastos sa daloy ng trabaho, na maaaring hindi makatwiran sa ekonomiya sa loob ng isang malakihang sistema. Sa kabilang banda, maliit na serbisyopinapabuti ang kalidad ng teknikal na suporta para sa kagamitan, pinapaliit ang panganib ng karagdagang pagkabigo nito kasama ng mga indibidwal na bahagi.
Paggamit ng teknolohiyang microprocessor
Bago ang malawakang pagpapakilala ng mga microprocessor sa iba't ibang larangan ng industriya, domestic at pambansang ekonomiya, paunti-unti ang mga hadlang. Ito ay muli dahil sa pag-optimize ng mga device na ito, ang kanilang pagbawas sa gastos at ang lumalaking pangangailangan para sa mga elemento ng automation. Ang ilan sa mga pinakakaraniwang gamit para sa mga device na ito ay kinabibilangan ng:
- Industriya. Ginagamit ang mga microprocessor sa pamamahala ng trabaho, koordinasyon ng makina, mga control system at koleksyon ng performance ng produksyon.
- Trade. Sa lugar na ito, ang pagpapatakbo ng teknolohiya ng microprocessor ay nauugnay hindi lamang sa mga pagpapatakbo ng computational, kundi pati na rin sa pagpapanatili ng mga modelo ng logistik sa pamamahala ng mga kalakal, stock, at daloy ng impormasyon.
- Mga sistema ng seguridad. Ang mga electronics sa modernong seguridad at mga alarm complex ay nagtatakda ng matataas na pangangailangan para sa automation at intelligent na kontrol, na nagbibigay-daan sa aming magbigay ng mga microprocessor ng mga bagong henerasyon.
- Komunikasyon. Siyempre, hindi magagawa ng mga teknolohiya ng komunikasyon nang walang mga programmable controller na naghahatid ng mga multiplexer, remote terminal at switching circuit.
Ilang salita bilang konklusyon
Hindi lubos na maisip ng malawak na madla ng mga mamimili kahit ngayonmga kakayahan ng teknolohiya ng microprocessor, ngunit ang mga tagagawa ay hindi tumitigil at isinasaalang-alang na ang mga pangakong direksyon para sa pagbuo ng mga produktong ito. Halimbawa, ang panuntunan sa industriya ng computer ay pinananatili pa rin nang maayos, ayon sa kung saan bawat dalawang taon ay bababa ang bilang ng mga transistor sa mga circuit ng processor. Ngunit ang mga modernong microprocessor ay maaaring ipagmalaki hindi lamang ang structural optimization. Hinuhulaan din ng mga eksperto ang maraming inobasyon sa mga tuntunin ng organisasyon ng bagong circuitry, na magpapadali sa teknolohikal na diskarte sa pagbuo ng mga processor at bawasan ang kanilang baseng gastos.
