La microcomputadora de un solo chip también se llama un solo chip microcontrolador. No es un chip que completa una determinada función lógica, sino que integra un sistema informático en un chip. Es equivalente a una computadora en miniatura. En comparación con una computadora, la microcomputadora de un solo chip solo carece de equipo de E / S. En pocas palabras: un chip se convierte en una computadora. Su pequeño tamaño, peso ligero y bajo precio proporcionan condiciones convenientes para el aprendizaje, la aplicación y el desarrollo. Al mismo tiempo, aprender a usar una microcomputadora de un solo chip es la mejor opción para comprender el principio y la estructura de la computadora.
Los campos de aplicación de las microcomputadoras de un solo chip han sido muy extensos, como contadores inteligentes, control industrial en tiempo real, equipos de comunicación, sistemas de navegación, electrodomésticos, etc.
Desde la década de 1990, el la tecnología Se ha desarrollado un microordenador de un solo chip. Con el progreso de los tiempos y el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la aplicación práctica de este la tecnología Ha madurado día a día y las microcomputadoras de un solo chip se han utilizado ampliamente en diversos campos. Hoy en día, la gente presta cada vez más atención al desarrollo y aplicación de microcomputadoras de un solo chip en sistemas inteligentes. Electrónico tecnología. El desarrollo de microcomputadoras de un solo chip ha entrado en una nueva era. Ya sea que se trate de una medición automática o de la práctica de un instrumento inteligente, se puede ver la figura de la tecnología de un solo chip. En el actual proceso de desarrollo industrial, la electrónica La industria pertenece a una nueva industria. La gente utiliza con éxito Electrónico Tecnología de la información en la producción industrial, que permite la integración de la tecnología de la información electrónica y la tecnología de microcomputadoras de un solo chip, lo que mejora efectivamente el efecto de aplicación de los microordenadores de un solo chip. Como rama de la tecnología informática, la aplicación de la tecnología de microordenador de un solo chip en el campo de los productos electrónicos enriquece las funciones de los productos electrónicos, proporciona una nueva forma de desarrollo y aplicación de equipos electrónicos inteligentes y se da cuenta de la innovación y el desarrollo de la electrónica inteligente. equipo .
El microordenador de un solo chip también se llama microcontrolador monolítico, que pertenece a una especie de chip de circuito integrado. El microordenador de un solo chip incluye principalmente CPU, ROM de memoria de solo lectura y RAM de memoria de acceso aleatorio, etc. El sistema de control y adquisición de datos diversificado permite que el microordenador de un solo chip complete varias operaciones complejas, ya sea para controlar símbolos de operación o emitir instrucciones de funcionamiento del sistema. Completado por el microcontrolador. Se puede ver que el microordenador de un solo chip se puede aplicar completamente en equipos electrónicos inteligentes en virtud de su poderosa tecnología de procesamiento de datos y función de cálculo. En pocas palabras, una microcomputadora de un solo chip es un chip que forma un sistema. Mediante la aplicación de la tecnología de circuitos integrados, las capacidades de procesamiento y cálculo de datos se integran en el chip para lograr un procesamiento de datos de alta velocidad.
estructura basica
Unidad aritmética
La unidad aritmética se compone de aritmética componentes-Unidad Aritmética y Lógica (ALU), acumuladores y registros. La función de la ALU es realizar operaciones aritméticas o lógicas en los datos entrantes. La fuente de entrada son dos datos de 8 bits, que provienen del acumulador y del registro de datos respectivamente. ALU puede completar operaciones como sumar, restar, Y, O, comparar el tamaño de estos dos datos y finalmente almacenar el resultado en el acumulador.
La calculadora tiene dos funciones:
(1) Realice varias operaciones aritméticas.
(2) Realice varias operaciones lógicas y realice pruebas lógicas, como la prueba de valor cero o la comparación de dos valores.
Todas las operaciones realizadas por la unidad aritmética son dirigidas por las señales de control enviadas por el controlador, y una operación aritmética produce un resultado de operación, y una operación lógica produce un juicio.
Control
El controlador está compuesto por un contador de programa, un registro de instrucciones, un decodificador de instrucciones, un generador de temporización y un controlador de operaciones. Es un “órgano de toma de decisiones” que emite órdenes, es decir, coordina y dirige el funcionamiento de todo el sistema microinformático. Sus principales funciones son:
(1) Tome una instrucción de la memoria y señale la ubicación de la siguiente instrucción en la memoria.
(2) Decodificar y probar instrucciones y generar las correspondientes señales de control de operación para facilitar la ejecución de las acciones prescritas.
(3) Ordene y controle la dirección del flujo de datos entre la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada y salida.
El microprocesador interconecta la ALU, el contador, el registro y la parte de control a través del bus interno, y se conecta con la memoria externa y el circuito de interfaz de entrada / salida a través del bus externo. El bus externo también se denomina bus de sistema y se divide en bus de datos DB, bus de direcciones AB y bus de control CB. A través del circuito de interfaz de entrada y salida, realice la conexión con varios dispositivos periféricos.
Registro principal
(1) Acumulador A
El acumulador A es el registro más utilizado en el microprocesador. Tiene funciones duales en operaciones aritméticas y lógicas: antes de la operación, se usa para guardar un operando; después de la operación, se usa para guardar el resultado de la suma, diferencia u operación lógica.
(2) Registro de datos DR
El registro de datos es una unidad de almacenamiento temporal que envía (escribe) o extrae (lee) datos a la memoria y dispositivos de entrada / salida a través del bus de datos. Puede guardar una instrucción que se está decodificando, también puede guardar un byte de datos que se envía a la memoria para su almacenamiento, etc.
(3) Registro de instrucciones IR e ID del decodificador de instrucciones
Las instrucciones incluyen operandos y códigos de operación.
El registro de instrucciones se utiliza para guardar una instrucción que se está ejecutando actualmente. Cuando se ejecuta una instrucción, primero se extrae de la memoria al registro de datos y luego se transfiere al registro de instrucciones. Cuando el sistema ejecuta una instrucción dada, el código de operación debe decodificarse para determinar la operación requerida, y el decodificador de instrucciones es responsable de este trabajo. Entre ellos, la salida del campo de código de operación en el registro de instrucciones es la entrada del decodificador de instrucciones.
(4) Contador de programas PC
La PC se utiliza para determinar la dirección de la siguiente instrucción para garantizar que el programa se pueda ejecutar de forma continua, por lo que generalmente se denomina contador de direcciones de instrucción. Antes de que el programa comience a ejecutarse, la dirección de la unidad de memoria de la primera instrucción del programa (es decir, la primera dirección del programa) debe enviarse a la PC para que siempre apunte a la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar. .
(5) Registro de direcciones AR
El registro de direcciones se utiliza para guardar la dirección de la unidad de memoria o dispositivo de E / S al que la CPU actual desea acceder. Debido a la diferencia de velocidad entre la memoria y la CPU, los registros de dirección deben usarse para mantener la información de la dirección hasta que se complete la operación de lectura / escritura de la memoria.
Obviamente, cuando la CPU almacena datos en la memoria, la CPU accede a los datos de la memoria interna y la CPU lee las instrucciones de la memoria, todos los registros de direcciones y los registros de datos se utilizan. De manera similar, si la dirección del dispositivo periférico se ve como una unidad de dirección de memoria, entonces cuando la CPU y el dispositivo periférico intercambian información, también se necesitan el registro de direcciones y el registro de datos.
Características del hardware
(1) El tamaño del microordenador de un solo chip es relativamente pequeño y el chip interno se utiliza como sistema informático. Su estructura es simple, pero la función es perfecta, es muy conveniente de usar y se puede modularizar.
(2) El microordenador de un solo chip tiene un alto grado de integración y una gran fiabilidad. Incluso si el microordenador de un solo chip funciona durante mucho tiempo, no habrá ningún mal funcionamiento.
(3) El bajo voltaje y el bajo consumo de energía de las microcomputadoras de un solo chip son la primera opción en la vida diaria de las personas, lo que brinda comodidad para la producción, la investigación y el desarrollo.
(4) El microordenador de un solo chip tiene sólidas capacidades de procesamiento de datos y computación, se puede utilizar en varios entornos y tiene fuertes capacidades de control.