בקר מיקרו

מחשב מיקרו-שבב יחיד נקרא גם שבב יחיד מיקרו. זה לא שבב שמשלים פונקציה לוגית מסוימת, אלא משלב מערכת מחשב על שבב. זה שווה ערך למחשב מיניאטורי. בהשוואה למחשב, מחשב המיקרו-שבב היחיד חסר ציוד קלט / פלט בלבד. בקצרה: שבב הופך למחשב. גודלו הקטן, משקלו הקל והמחיר הנמוך מספקים תנאים נוחים ללמידה, יישום ופיתוח. יחד עם זאת, לימוד שימוש במיקרו-מחשב עם שבב יחיד הוא הבחירה הטובה ביותר להבין את העיקרון והמבנה של המחשב.

תחומי היישום של מחשבי מיקרו-שבב בודדים היו נרחבים מאוד, כמו מטרים חכמים, בקרה תעשייתית בזמן אמת, ציוד תקשורת, מערכות ניווט, מכשירי חשמל ביתיים וכן הלאה.

מאז שנות התשעים, טֶכנוֹלוֹגִיָה של מיקרו-מחשב עם שבב יחיד פותח. עם התקדמות הזמן והתפתחות המדע ו טֶכנוֹלוֹגִיָה, היישום המעשי של זה טֶכנוֹלוֹגִיָה התבגר מיום ליום, והמיקרו-מחשב בעל שבב יחיד נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים. כיום, אנשים מקדישים יותר ויותר תשומת לב לפיתוח ויישום של מיקרו-שבב יחיד ב-Intelligent אלקטרוני טֶכנוֹלוֹגִיָה. הפיתוח של מחשב מיקרו-שבב יחיד נכנס לעידן חדש. בין אם מדובר במדידה אוטומטית או בתרגול של מכשיר אינטליגנטי, אתה יכול לראות את הדמות של טכנולוגיית שבב יחיד. בתהליך הפיתוח התעשייתי הנוכחי, ה אלקטרוניקה התעשייה שייכת לענף חדש. אנשים משתמשים בהצלחה אלקטרוני טכנולוגיית מידע בייצור תעשייתי, המאפשרת שילוב של טכנולוגיית מידע אלקטרונית וטכנולוגיית מיקרו-מחשב שבב יחיד, המשפרת למעשה את אפקט היישום של מחשבי מיקרו-שבב יחיד. כענף של טכנולוגיית המחשב, יישום טכנולוגיית מיקרו-מחשב שבב יחיד בתחום המוצרים האלקטרוניים מעשיר את הפונקציות של מוצרים אלקטרוניים, מספק דרך חדשה לפיתוח ויישום של ציוד אלקטרוני חכם, ומממש את החדשנות והפיתוח של האלקטרוניקה החכמה ציוד.

מחשב מיקרו-שבב יחיד נקרא גם מיקרו-בקר מונוליטי, השייך למעין שבב מעגלים משולב. מחשב המיקרו-שבב יחיד כולל בעיקר מעבד, זיכרון ROM לקריאה בלבד וזיכרון גישה אקראית וכו '. מערכת הרכישה והבקרה המגוונת של נתונים מאפשרת למיקרו-מחשב שבב יחיד להשלים פעולות מורכבות שונות, בין אם מדובר בשליטה על סמלי פעולה ובין אם הנפקה הוראות הפעלה למערכת. הושלם על ידי המיקרו-בקר. ניתן לראות כי ניתן ליישם את מחשב המיקרו-שבב יחיד במלואו בציוד אלקטרוני חכם מכוח טכנולוגיית עיבוד הנתונים החזקה שלו ופונקציית החישוב. במילים פשוטות, מחשב שבב יחיד הוא שבב, היוצר מערכת. באמצעות היישום של טכנולוגיית מעגלים משולבים, יכולות חישוב ועיבוד נתונים משולבות בשבב כדי להשיג עיבוד נתונים במהירות גבוהה.

מבנה בסיסי

יחידת חשבון
יחידת החשבון מורכבת מחשבון רכיבים-יחידה אריתמטית ולוגית (ALU), מצברים ורשמים. תפקיד ה- ALU הוא לבצע פעולות חשבון או לוגיות בנתונים הנכנסים. מקור הקלט הוא שני נתונים של 8 סיביות, המגיעים מהמצבר ומרשם הנתונים בהתאמה. ALU יכול להשלים פעולות כגון הוספה, חיסור, AND, OR, השוואה בין גודל שני הנתונים הללו ולבסוף אחסון התוצאה במצבר.
למחשבון יש שתי פונקציות:
(1) בצע פעולות חשבון שונות.
(2) בצע פעולות לוגיות שונות וערוך בדיקות לוגיות, כגון בדיקת ערך אפס או השוואה בין שני ערכים.
כל הפעולות המבוצעות על ידי היחידה האריתמטית מכוונות על ידי אותות הבקרה הנשלחים על ידי הבקר, ופעולת חשבון מייצרת תוצאה של פעולה, ופעולה לוגית מייצרת שיפוט.

בקר
הבקר מורכב ממונה של תוכנית, פנקס הוראות, מפענח הוראות, מחולל תזמון ובקר הפעלה. זהו "גוף קבלת החלטות" שמנפיק הזמנות, כלומר, מתאם ומנהל את פעולת מערכת המיקרו-מחשב כולה. תפקידיו העיקריים הם:
(1) קח הוראה מהזיכרון והצביע על מיקום ההוראה הבאה בזיכרון.
(2) לפענח ולבדוק הוראות וליצור אותות בקרת פעולה תואמים כדי להקל על ביצוע הפעולות שנקבעו.
(3) שליטה ובקרה על כיוון זרימת הנתונים בין מעבד, זיכרון והתקני קלט ופלט.
המיקרו-מעבד מחבר את ה- ALU, מונה, רושם ושולט בחלק דרך האוטובוס הפנימי ומתחבר עם הזיכרון החיצוני ומעגל ממשק הכניסה / פלט דרך האוטובוס החיצוני. האוטובוס החיצוני נקרא גם אוטובוס המערכת, אשר מחולק לאוטובוסי נתונים DB, אוטובוס כתובת AB ואוטובוס בקרה CB. דרך מעגל ממשק הקלט והפלט, הבנתי את החיבור עם מכשירים היקפיים שונים.

רישום ראשי
(1) מצבר א
המצבר A הוא המרשם הנפוץ ביותר במיקרו-מעבד. יש לו פונקציות כפולות בפעולות חשבון ולוגיות: לפני הפעולה הוא משמש להצלת אופרנד; לאחר הפעולה, הוא משמש כדי לשמור את התוצאה של הסכום, ההפרש או הפעולה ההגיונית.
(2) רישום הנתונים DR
רישום הנתונים הוא יחידת אחסון זמנית השולחת (כותבת) או מביאה (קוראת) נתונים למכשירי הזיכרון וקלט / פלט דרך אוטובוס הנתונים. זה יכול לשמור הוראה שמתפענחת, זה יכול גם לשמור בתים נתונים שנשלחים לזיכרון לאחסון וכן הלאה.
(3) רישום הוראות IR ומזהה מפענח הוראות

ההוראות כוללות קידודים אופרטיים.
מרשם ההוראות משמש לשמירת הוראה שמבוצעת כעת. כאשר מתבצעת הוראה, היא מועברת תחילה מהזיכרון למאגר הנתונים ואז מועברת למרשם ההוראות. כאשר המערכת מבצעת הוראה נתונה, יש לפענח את קוד הפעולה כדי לקבוע את הפעולה הנדרשת, ומפענח ההוראות אחראי על עבודה זו. ביניהם, הפלט של שדה ה- opcode במרשם ההוראות הוא הקלט של מפענח ההוראות.
(4) מחשב נגד תוכנה
המחשב האישי משמש לקביעת הכתובת של ההוראה הבאה בכדי להבטיח שניתן לבצע את התוכנית באופן רציף, ולכן היא נקראת בדרך כלל מונה כתובת ההוראות. לפני תחילת הביצוע של התוכנית, יש לשלוח את כתובת יחידת הזיכרון של ההוראה הראשונה של התוכנית (כלומר את הכתובת הראשונה של התוכנית) למחשב כך שתצביע תמיד על כתובת ההוראה הבאה שתבוצע. .
(5) רישום כתובות AR
רישום הכתובות משמש לשמירת הכתובת של יחידת הזיכרון או מכשיר ה- I / O שהמעבד הנוכחי מעוניין לגשת אליו. בשל ההבדל במהירות בין זיכרון למעבד, יש להשתמש ברישומי כתובות כדי לשמור על מידע כתובת עד לסיום פעולת הקריאה / הכתיבה בזיכרון.
ברור שכאשר המעבד מאחסן נתונים בזיכרון, המעבד ניגש לנתונים מהזיכרון הפנימי, והמעבד קורא הוראות מהזיכרון, נעשה שימוש בכל רישומי כתובות ורישומי נתונים. באופן דומה, אם הכתובת של המכשיר ההיקפי נתפסת כיחידת כתובת זיכרון, אז כאשר המעבד והמכשיר ההיקפי מחליפים מידע, יש צורך גם ברישום הכתובות וברישום הנתונים.

תכונות חומרה
(1) גודלו של מחשב המיקרו-שבב יחיד יחסית, והשבב הפנימי משמש כמערכת מחשב. המבנה שלו פשוט, אך הפונקציה מושלמת, היא נוחה מאוד לשימוש וניתן למודולליזציה.
(2) למחשב המיקרו-שבב יחיד יש אינטגרציה גבוהה ואמינות חזקה. גם אם המיקרו-מחשב שבב בודד עובד זמן רב, לא תהיה תקלה.
(3) הנמוך מתח וצריכת אנרגיה נמוכה של מחשבי מיקרו-שבב יחיד הם הבחירה הראשונה בחיי היומיום של אנשים, ומספקים נוחות לייצור ומחקר ופיתוח.
(4) למיקרו-מחשב שבב יחיד יכולות עיבוד ומחשוב חזקות של נתונים, יכולות לשמש בסביבות שונות ובעלת יכולות שליטה חזקות.