Technika mikroprocesorowa

Transkrypt

1 Technika mikroprocesorowa zajmuje się przetwarzaniem danych w oparciu o cyfrowe programowalne układy scalone. Systemy przetwarzające dane w oparciu o takie układy nazywane są systemami mikroprocesorowymi (microprocessor systems). Technika mikroprocesorowa łączy dwie dziedziny techniki: elektronikę w zakresie cyfrowych układów scalonych informatykę w zakresie programowania tych układów Określenie sprzęt (hardware) oznacza płytę drukowaną (printed board) z umieszczonymi na niej układami scalonymi techniki mikroprocesorowej a także innymi elementami i układami elektronicznymi. Określenie oprogramowanie (software) oznacza opracowany przez twórców systemu algorytm działania systemu wynikający z założonej funkcji użytkowej systemu. Fizycznie algorytm ten znajduje się w jednym z elementów sprzętowych systemu, tj. w pamięci. System mikroprocesorowy Sprzęt Oprogramowanie 1

2 Budowa komputera według koncepcji zaproponowanej w roku 1944 przez Johanna von Neumanna: Jednostka (CPU central processor unit). Zadaniem jednostki centralnej jest szeregowe przetwarzanie danych poprzez kolejne wykonywanie rozkazów zapisanych przez użytkownika w postaci programu (program code) umieszczonego w pamięci komputera (memory). Program operuje na danych (program data), które również znajdują się w pamięci komputera. Z punktu widzenia użytkownika najbardziej istotną cechą jednostki centralnej jest jej lista rozkazów (instruction set). Program użytkownika zapisany w pamięci składać się może tylko z rozkazów zawartych w liście rozkazów danej jednostki centralnej. Komunikacja komputera z otoczeniem odbywa się przy pomocy urządzeń peryferyjnych (peripherial units) zwanych także układami wejścia-wyjścia (input-output units). Pamięć Jednostka Urządzenia peryferyjne W.Daca, Politechnika Szczecińska, Wydział Elektryczny, 2007/08 2

3 Mikroprocesor (microprocessor, MPU or µp) to układ scalony w którego strukturze zintegrowana jest kompletna jednostka komputera. Mikroprocesor komunikuje się z otoczeniem przy pomocy trzech zespołów sygnałów cyfrowych, tzw. szyn (bus). Jest to szyna danych (data bus), szyna adresowa (address bus) oraz szyna sterująca (control bus). Zespół tych trzech szyn określany jest jako szyny systemowe. Przy pomocy tych szyn przyłączane są do mikroprocesora dwa pozostałe elementy niezbędne do budowy komputera: pamięć oraz urządzenia peryferyjne. Wikipedia: A microprocessor incorporates the functions of a central processing unit (CPU) on a single integrated circuit (IC). szyna adresowa jednostka szyna danych szyna sterująca 3

4 Mikrokontroler (microcontroller, MCU or µc) to układ scalony w którego strukturze zintegrowane są wszystkie elementy kompletnego komputera: jednostka, pamięć oraz urządzenia peryferyjne. Jest to zatem komputer w jednym układzie scalonym. Uzasadnione jest określanie tego układu także nazwą mikrokomputer jednoukładowy. Mikrokontroler komunikuje się z otoczeniem za pośrednictwem wewnętrznych urządzeń peryferyjnych. Wikipedia: A microcontroller is a computer-on-a-chip. szyna adresowa jednostka szyna danych szyna sterująca dane program urządzenia peryferyjne pamięć 4

5 1944 Matematyk węgierski pracujący w Stanach Zjednoczonych Johann von Neumann opracowuje koncepcję komputera W Stanach Zjednoczonych powstaje pierwszy komputer ENIAC. Zbudowany był z ok. 18 tyś. lamp elektronowych i ważył 30 ton Pracujący w Bell Laboratories naukowcy amerykańscy Bardeen, Brattain i Shockley opracowują tranzystor. Rozpoczyna się era półprzewodników Amerykańska firma Texas Instruments opracowuje pierwszy układ scalony. Jedną z pierwszych grup układów scalonych produkowanych masowo były układy logiczne z serii Do ich produkcji stosowano technologie TTL bazującą na tranzystorach bipolarnych. Układy te - produkowane i stosowane do dnia dzisiejszego - określane są obecnie mianem układów scalonych małej skali integracji Amerykańska firma Fairchild opracowuje nową technologię produkcji układów scalonych technologię CMOS bazująca na tranzystorach polowych. W chwili obecnej w technologii CMOS oraz jej odmianach produkowane są praktycznie wszystkie układy scalone o bardzo dużej skali integracji. Do tej grupy należy większość układów techniki mikroprocesorowej Firma IBM wprowadza na rynek komputer serii 360. Od lat sześćdziesiątych komputery budowane na bazie układów scalonych małej i średniej skali integracji mogły być szeroko stosowane nie tylko zarówno w technice obliczeniowej ale i w systemach sterowania (np. komputery serii PDP firmy Digital Equipment) Amerykańska firma Intel wprowadza na rynek pierwszy mikroprocesor układ scalony o oznaczeniu W układzie tym zawarte były wszystkie podstawowe funkcje 4-bitowej jednostki centralnej. Był to początek rozwoju współczesnej techniki mikroprocesorowej Firma Intel wprowadza na rynek mikroprocesor 8-bitowy: Także inne firmy zaczynają oferować mikroprocesory 8-bitowe (Z80 firmy Zilog, 6800 firmy Motorola). Na bazie tych układów powstawały pierwsze komputery osobiste: Apple czy Spectrum. Mikroprocesory zaczynają być stosowane w systemach sterowania maszyn i procesów przemysłowych Firma Intel wprowadza na rynek mikrokontroler Wprawdzie już kilka lat wcześniej firma Intel wyprodukowała pierwszy mikrokontroler układ o oznaczeniu 8048 ale dopiero mikrokontroler 8051 dał początek najliczniejszej i najpopularniejszej do chwili obecnej rodzinie mikrokontrolerów. 5