1. Обзор истории развития микропроцессоров на примере микропроцессоров Intel 5

• Название: 1. Обзор истории развития микропроцессоров на примере микропроцессоров Intel 5
• Дата: 16.05.2022
• Размер: 153 Kb.
• Имя файла: 71726.doc
• Тип: Реферат; #533166

Содержание

Содержание 2

Введение 3

1.Обзор истории развития микропроцессоров на примере микропроцессоров Intel 5

2.Принцип работы микропроцессора. 11

3.Микроконтроллеры 18

PIC от Microchip 19

Заключение 22

Список использованных источников 23

Введение

Характерной чертой научно-технического прогресса, определяющей мощный дальнейший подъем общественного производства, является широкое внедрение электроники во все отрасли народного хозяйства.

Современная электронная цифровая вычислительная техника широко применяется в народном хозяйстве. В настоящее время создано четыре поколения ЭВМ с улучшающимися технико-экономическими показателями, что способствует дальнейшему расширению сферы применения ЭВМ и их эффективности.

Четвертое поколение ЭВМ на основе интегральных схем с большой степенью интеграции элементов (БИС) появилась в начале 70-х годов и существенно изменило параметры ЭВМ всех классов. Вместе с тем возник совершенно новый класс ВТ на основе БИС - микропроцессорные вычислительные машины - микроЭВМ.

В конце 70-х годов в результате интеграции всех электронных устройств ЭВМ в одном кристалле были созданы однокристальные микроЭВМ, вычислительная мощность которых не уступает вычислительной мощности средних ЭВМ начала 70-х годов.

Микропроцессоры и микроЭВМ стали новым массовым классом ЭВМ вследствие малой материалоемкости и стоимости , низкого энергопотребления и высокой надежности . Отечественной промышленностью ежегодно производится несколько десятков тысяч микроЭВМ), сотни тысяч микропроцессоров и микрокалькуляторов на их основе. Разрабатываются операционные системы общего применения и стандартное программное обеспечение микроЭВМ.

Массовость этого нового класса и его высокие технико-экономические параметры оказывают революционизирующее влияние на целое поколение приборов, оборудования, агрегатов со встроенными микропроцессорными средствами.

Микропроцессоры и микроЭВМ применяют в различных областях народного хозяйства (в управлении технологическими процессорами, информационных и измерительных комплексах, энергетике, медицине и др.). На базе выпускаемых микропроцессоров и микроЭВМ созданы высокопроизводительные устройства числового программного управления. Крупносерийное производство ряда моделей мини-ЭВМ позволяет начать работы по созданию нескольких типов проблемно-ориентированных комплексов для автоматизации научных исследований и технологических процессов. Особое значение микроЭВМ приобретают в связи с реализацией школьной реформы. МикроЭВМ положены в основу организуемых в каждой школе учебных классов по дисциплине «Основы информатики и вычислительной техники».

1. Обзор истории развития микропроцессоров на примере микропроцессоров Intel

Развитие электронных вычислительных машин (ЭВМ) в мире повлекло за собой и развитие микропроцессоров. Применяются новые технологии, увеличивается число ядер на одном кристалле, растет разрядность процессоров, увеличивается кэш память всех уровней, применяются новые наборы инструкций и многое другое. Именно поэтому эта тема на сегодняшний день считается актуальной для рассмотрения. Микропроцессор самое важное устройство компьютера. Именно от него зависит уровень производительности любого компьютера, и не только персонального. Микропроцессоры окружают человека везде, почти вся современная электронная техника оснащена микропроцессором или микроконтроллером для управления ее работой. Начало 70-х годов ознаменовалось рождением нового и как оказалось, весьма перспективного направления в развитии вычислительной техники.

В 1971 г. был выпущен первый в мире микропроцессор. Это был однокристальный микропроцессор, получивший название i4004. Процессор i4004 стал технологическим триумфом корпорации Intel, устройство было сравнимо по своей вычислительной мощи с первой ЭВМ ENIAC. Новая технология, практически сразу, легла в основу создания программируемых калькуляторов. Появление микропроцессора изменило весь рынок микроэлектроники, а именно появлению тех самых компьютеров, на каких мы работаем сегодня.

Удивительно, но сразу после появления процессора i4004 корпорация Intel утратила лидерство на рынке, компании Zilog и Motorola – были лидерами микропроцессорного рынка в 70-х годах. Но Intel создала совершенно новый процессор, который стал прототипом современных процессоров персональных компьютеров. Это был восьмиразрядный процессор i8080. i8080 являлся основой первого в мире персонального компьютера Altair.

Все процессоры х86 – это дальние потомки i8080. Несмотря на свое огромное значение и большой объем продаж, на рынке этот процессор потеснил более удачный Zilog Z80, который, в свою очередь, был обязан такой популярностью i8080. Процессор Z-80 создала группа инженеров, ранее работавших в Intel и участвовавших в разработке i8080.

В 80-х годах Intel открыла эру высокопроизводительного настольного компьютерного оборудования. В 1982 г. вышел современнейший, по тем временам, микропроцессор i286 [1], который уже тогда, кроме неслыханной производительности, имел возможности по обеспечению многозадачного и защищенного режима. Также он поддерживал обращение к расширяемой памяти, объемом до 8 MB. В 1985 г. появился микропроцессор i386. Процессор i386 имел не только завершенную систему поддержки многозадачного режима, механизм защиты сегментов, но и мог оперировать оперативной памятью объемом до 64 MB. Значительной вехой в истории развития архитектуры процессоров персональных компьютеров стало появление процессора i486.

Производственный техпроцесс к тому времени достиг больших успехов, благодаря чему удалось расположить в ядре процессора 1,5 млн. транзисторов, что было почти в 6 раз больше, чем у микропроцессоров предыдущего поколения. Он был в 1500 раза быстрее i4004. В архитектуре процессора персонального компьютера впервые появился конвейер на пять стадий. Конвейерные вычисления были, конечно, известны задолго до появления персональных компьютеров, но высокая степень интеграции теперь позволила применить этот эффективный способ вычислений и в персональном компьютере. На одном кристалле Intel разместила и собственно процессор, и математический сопроцессор, и кэшпамять L1, которые до этого располагались в отдельных микросхемах.

Тактовая частота микропроцессора даже превысила тактовую частоту системной шины. Эта революция произошла спустя 20 лет после появления первого микропроцессора, в октябре 1989 года. С момента выпуска 486–го процессора технологический процесс производства микропроцессоров начал развиваться бурными темпами. В 90-х годах началась эра Pentium [1]. Практически каждый год корпорация Intel выпускала все более и более совершенные микропроцессоры.

Процессор Pentium совершил переворот в компьютерной индустрии персональных компьютеров. Стоимость микропроцессоров стала падать, а значит, персональный компьютер стал более доступным всем слоям населения. Компьютер стал по-настоящему персональным. Значит, ориентирован на обычного пользователя, не владеющего глубокими знаниями в этой области. Доминирующее положение на рынке универсальных микропроцессоров занимают микропроцессоры с системой команд х86 основными производителями, которых являются Intel и AMD. Ежегодный рост выпуска таких микропроцессоров составляет 10–15%. Доля остальных микропроцессоров с RISC-архитектурой составляет около 20 % рынка.

Исторически микропроцессоры с архитектурой х86 доминировали в персональных ЭВМ, а RISC процессоры использовались в рабочих станциях, высокопроизводительных серверах и суперкомпьютерах. В настоящее время процессоры с архитектурой х86 несколько потеснили RISC процессоры в их традиционных областях применения, в то же время, некоторые производители рабочих станций, например, SUN, пытаются выйти со своими процессорами на рынок персональных ЭВМ.

На сегодняшний день основные производители микропроцессоров обладают примерно равными технологическими возможностями, поэтому в борьбе за скорость на первое место выходит фактор архитектуры. Архитектура микропроцессоров на протяжении ряда лет развивается по двум магистральным направлениям. В рамках каждого направления в той или иной степени используются ранее рассмотренные архитектурные приемы повышения производительности, но имеются и собственные приоритеты. Первое направление получило условное название Speed Daemon. Оно характеризуется стремлением к достижению высокой производительности главным образом за счет высокой тактовой частоты при упрошенной внутренней структурной организации микропроцессора. Второе направление Drainiac связано с достижением высокой производительности за счет усложнения логики планирования вычислений и внутренней структуры процессора. Каждое из направлений имеет собственных противников и сторонников. Компании производители RISC процессоров создали и активно развивают свои микропроцессорные архитектуры, обеспечивая обратную программную совместимость между поколениями микропроцессоров одного семейства при уменьшении технологических норм производства и увеличении производительности. В поисках способов достижения максимальной производительности разработчики микропроцессоров с RISC архитектурой все чаше позволяют себе отходить от ее канонических принципов. В то же время, в микропроцессорах CISC архитектуры, яркими представителями которых является семейство х86, внедряются решении, наработанные при создании RISC процессоров. Корпорация Intel является одной из передовых в производстве микропроцессоров. IntelCore 2 Quad – семейство четырёх ядерных процессоров Intel, в котором объединяются два двухъядерных кристалла на одной платформе.

Для производства процессора был использован 45-нм технологический процесс. Хотя эти процессоры и являются очередными вариантами широко распространённой микроархитектуры Core, они представляют немалый интерес. Дело в том, что Quad – это не простой результат перевода предыдущих 65–нм процессорных ядер на новую производственную технологию. В них инженеры Intel реализовали целый ряд усовершенствований, направленных на увеличение производительности, достигаемое без роста тактовой частоты. В его основе лежит два полупроводниковых двухъядерных кристалла Wolfdale, собранных в единую процессорную упаковку. Для освоения 45-нм технологического процесса Intel провела огромную научноисследовательскую работу, в рамках которой классические диэлектрические материалы, применяемые с 60-х годов прошлого века для производства интегральных микросхем, были заменены на принципиально новые. Новые 45-нм транзисторы используют металлический затвор вместо затвора из поликристаллического кремния, а также диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью – силицид гафния. Эти изменения в конструкции полупроводниковых элементов позволяют решить сразу несколько насущных задач. Новый технологический процесс с нормами 45 нм почти вдвое поднимает плотность расположения транзисторов на кристалле, а кроме того, примерно на 20 % увеличивает их скорость переключения и на 30 % снижает необходимую для этого мощность. В качестве дополнения, благодаря новым материалам значительно уменьшаются и токи утечки: в канале исток-сток – ориентировочно в пять раз, а через диэлектрик затвора – примерно на порядок. Вместе с увеличением объёма кэш-память микропроцессоры получила дополнительную функцию. Цель этого нововведения заключается в ускорении выборки из кэш-памяти неправильно выровненных данных, части которых могли бы быть помещены в одной строке, но попали в разные строки кэша. Новая функция пытается предугадать такие данные и сделать их выборку из кэша столь же быстрой, как если бы они лежали в одной строке. В теории, это усовершенствование может ускорить работу приложений.

Микропроцессоры обладают расширением системы SIMD-команд. Intel ввела поддержку набора SSE4.1, состоящего из 47 новых инструкций.

Тем не менее, новые команды, несмотря на достаточно большое их количество, не представляют собой связанного множества, набор SSE4 включает разнородные дополнения к уже существующим SIMD-инструкциям. Новые команды, по традиции, должны будут помочь в увеличении скорости работы с трёхмерной графикой, с потоковым видео и в целом ряде научных вычислительных задач. Корпорация Intel взяла хороший темп смены технологических процессов и процессорных архитектур.

Как планируется, новые микроархитектуры теперь будут предлагаться Intel каждые два года, а через год после их внедрения процессорные ядра должны будут переводиться на новый техпроцесс с внесением в них некоторых небольших усовершенствований. Согласно этому плану, ближе к концу следующего года ожидает встреча с принципиально новой архитектурой. Сейчас лидерство оставляет за собой корпорация Intel, но AMD ведет бурные исследовательские работы и, возможно, в скором будущем выпустит на рынок совершенно новый и мощный микропроцессор.

2. Принцип работы микропроцессора.

В состав МП (рис. 1) входят арифметическо-логическое устройство, устройство управление и блок внутренних регистров.

Арифметическо-логическое устройство состоит из двоичного сумматора со схемами ускоренного переноса, сдвигающего регистры и регистров для временного хранения операндов. Обычно это устройство выполняет по командам несколько простейших операций: сложение, вычитание, сдвиг, пересылку, логическое сложение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по модулю 2.

Устройство управления управляет работой АЛУ и внутренних регистров в процессе выполнения команды. Согласно коду операций, содержащемуся в команде, оно формирует внутренние сигналы управления блоками МП. Адресная часть команды совместно с сигналами управления используется для считывания данных из определенной ячейке памяти или для записи данных в ячейку. По сигналам УУ осуществляется выборка каждой новой, очередной команды.

Блок внутренних регистров БВР, расширяющий возможности АЛУ, служит внутренней памятью МП и используется для временного хранения данных и команд. Он также выполняет некоторые процедуры обработки информации.

На рисунке (2) приведена более подробная структурная схема однокристального МП. Здесь блок внутренних регистров содержит регистры общего назначения и специальные регистры: регистр-аккумулятор, буферный регистр адреса, буферный регистр данных, счетчик команд, стека, признаков.

Регистры общего назначения (РОН), число которых может изменятся от 4 до 64, определяют вычислительные возможности МП. Их функция – хранение операндов. Но могут выполнять также и роль регистров. Все РОН доступны программисту, который рассматривает их как сверхоперативное запоминающее устройство.

Регистр – аккумулятор («накопитель»), предназначен для временного хранения операнда или промежуточного результата действий производимой в АЛУ. Разрядность регистра равна разрядности информационного слова.

Буферный регистр адреса служит для приема и хранения адресной части выполняемой команды. Возможное количество адресов, определяется разрядностью регистра.

Буферный регистр данных используется для временного хранения выбранного из памяти слова перед передачей его во внешнюю шину данных. Его разрядность определяется количеством байт информационного слова.

Счетчик команд содержит адрес ячейки памяти, в которой помещены байты выполняемой команды.

Регистр команд принимает и хранит код очередной команды, адрес которой находится в счетчике команд. По сигналу УУ в него передается из регистра хранимая там информация.

Регистры стека делятся на стек и указатель стека. В МП стек – набор регистров, хранящих адреса команд возврата при обращении к подпрограммам или состояние внутренних регистров при обработке прерываний. Стек может быть выполнен не только на внутренних регистрах МП, составляя его часть, но и находиться в ОЗУ, занимая там отведенную для него зону. В последнем случае для обращения к нему необходим специальный регистр – указатель стека.

Указатель стека хранит адреса последней занятой ячейки стека, которую называют вершиной. Содержащее в указателе число указывает, где находится вершина стека. Когда в стек записывается очередное слово, то число в указателе стека соответственно увеличивается. Извлечение слова из стека сопровождается, наоборот, уменьшением числа, заполняющего указатель стека. Кроме такой процедуры предусматривается возможность считывания без разрушений содержимого любой ячейки стека при неизменном числе, хранимом в указателе стека.

Регистр признаков представляет собой набор триггеров – флажков. В зависимости от результатов операций, выполняемых АЛУ, каждый триггер устанавливается в состояние 0 или 1. Флажковые биты, определяющие содержимое регистра, индицируют условные признаки: нулевого результата, знака результата, перевыполнения и т. п. Эта информация, характеризующая состояние процессора, важна для выбора дальнейшего пути вычислений.

Рассмотрим более подробно основные части микропроцессора.

Шиной называют группу линий передачи информации, объединенных общим функциональным признаком. В микропроцессорной схеме используется три вида шин: данных, адресов и управления.

Разрядность внутренней шины данных т. е. количество передаваемых по ней одновременно (параллельно) битов числа соответствует разрядности слов, которыми оперирует МП. Очевидно, что разрядность внутренней и внешней шин данных должна быть одной и той же. У восьмиразрядного МП внутренняя шина данных состоит из восьми линий, по которым можно передавать последовательно восьмиразрядные слова – байты. Следует иметь в виду, что по шине данных передаются на только обрабатываемые АЛУ слова, но и командная информация. Следовательно, недостаточно высокая разрядность шины данных может ограничить состав (сложность) команд и их число. Поэтому разрядность шины данных относят к важным характеристикам микропроцессора – она в большей мере определяет его структуру (числа разрядов указаны на рисунке в скобках рядом с названиями блоков).

Шина данных МП работает в режиме двунаправленной передачи, т. е. по ней можно передавать слова в обоих направлениях, но не одновременно. В этом случае требуется применение специальных буферных схем и мультиплексного режима обмена данных между МП и внешней памятью. Мультиплексный режим (от английского слова multiple – многократный, множественный), иногда называемый многоточечным, - режим одновременного использования канала передачи большим числом абонентов с разделением во времени средств управления обменом.

Мультиплексор – устройство, которое выбирает данные от одного, двух (или более) входных информационных каналов и подает эти данные на свой выход. Схема мультиплексора состоит из двухвходовых логических элементов И – ИЛИ, управляемых распределителем импульсов. Промышленностью выпускаются мультиплексоры, которые могут входить в состав , а также в виде отдельных БИС (например, восьмивходовый одноразрядный; двухвходовый четырехразрядный; трехвходовый четырехразрядный и др.).

Демультиплексор – устройство, выполняющее противоположную мультиплексору функцию, - подает данные, подводимые к его входу, на один (или более) выходной информационный канал.

Мультиплексоры и демультиплексоры позволяют компоновать из микропроцессорных элементов микроЭВМ для любой длины машинного слова. Предположим, что задача обработки данных заключается в сложении двух операндов, каждый из которых представляет собой восьмиразрядное двоичное число – байт.

Восьмиразрядное арифметически – логическое устройство выполняет все арифметические и логические операции. На первый вход АЛУ поступает байт из восьмиразрядного аккумулятора, а на второй вход – из восьмиразрядного промежуточного регистра. Результат сложения указанных двух байтов передается с выхода АЛУ через внутреннюю шину данных в аккумулятор. Такая организация удовлетворяет одноадресной организации микропроцессора. Для нее характерно то, что один из операндов, участвующих в обработке, всегда находится в аккумуляторе, адрес которого задан неявно. Поэтому при выполнении операции сложения двух операндов требуется указывать только один адрес – второго операнда, содержащегося, например в одном из восьми регистров общего назначения (РОН). К АЛУ подключены регистр признаков, предназначенный для хранения и анализа признаков результата операции, и схема десятичной коррекции (на рис. 2 не показана), позволяющая проводить обработку данных в двоично-десятичном коде.

В состав микропроцессора входят также указатель стек, счетчик команд, буферный регистр адреса, ОЗУ. Первые два РОН – регистры W и Z – предназначены для кратковременного хранения данных во время выполнения команды (эти регистры недоступны программисту), остальные шесть РОН – регистры B, C, D, E, H и L – cлужат ячейками внутренней памяти, называемой сверхоперативным запоминающим устройством (СОЗУ). В них хранятся операнды, подлежащие обработки в АЛУ, результаты обработки данных, выполненных в АЛУ, и управляющие слова. В каждом регистре помещается один байт. Обращение к РОН – адресное. Попарное расположение регистров B и C, D и E, H и L дает возможность проводить обработку двухбайтовых слов, называемую обработкой “удвоенной точности”. Обмен данными с РОН (считывание и запись информации) осуществляется через мультиплексор, причем требуемый регистр выбирается с помощью селектора регистров по сигналу УУ.

Обмен информацией между регистрами и другими блоками микропроцессора производится через внутреннюю шину данных, причем передачи команд и данных разделены во времени. Связь с внешней шиной данных осуществляется через буферный регистр данных.

Микропроцессор – это программно-управляемое устройство. Процедура выполняемой им обработки данных определяется программой, т. е. совокупностью команд. Команда делится на две части: код операции и адрес. В коде операции заключена информация о том, какая операция должна быть выполнена над данными, подлежащими обработке. Адрес указывает место, где расположены эти данные (в регистрах общего назначения микропроцессора, т. е. во внутренней или внешней памяти). Слово данных, подвергаемое обработке, представляет один байт. Команда может состоять из одного, двух или трех байтов, последовательно расположенных в памяти.

Первый байт команды содержит код операции. Считанный в начале интервала выполнения команды, называемого циклом команды, ее первый байт поступает по внутренней шине данных в регистр команд, где хранится в течение всего цикла. Дешифратор кода операции дешифрует содержимое регистра команд – определяет характер операции и адреса операндов. Эта информация подается в УУ, которое вырабатывает управляющие сигналы, направляемые в блоки микропроцессора, участвующие в выполнении данной команды.

В том случае, когда код операции непосредственно указывает адрес данных – объекта обработки, операция начинается сразу после считывания первого байта команды. Если же в команде содержится более одного байта, то остальные байты, несущие информацию об адресе ячейки памяти, где хранятся данные, передаются либо в буферный регистр адреса, либо в один из РОН только после завершения всей процедуры считывания команды или, иначе говоря, после получения полной информации о местонахождении операндов и о том, какая операция должна выполнятся, начинается операция.

Рассмотрим пример выполнения операции сложения двух операндов. Первый операнд хранится в аккумуляторе, второй в одном из РОН (его адрес указан в команде), откуда он передается в промежуточный регистр. Согласно коду операции АЛУ суммирует поступающие на его вход байты и выдает результат, который фиксируется в аккумуляторе. Этот результат можно использовать при дальнейших этапах обработки.

Наряду с многокристальными и однокристальными МП используются секционированные или разрядно-модульные МП. Основной их отличительной особенностью является то, что каждый модуль предназначен для обработки нескольких разрядов машинного слова, а слово в целом обрабатывается группой модулей или секций, соединенных между собой.

3. Микроконтроллеры

Тенденция развития микропроцессоров нашла отражение и в развитии микроконтроллеров – особого класса вычислительных устройств, применяемого в качестве основы для построения различных контроллеров. Структурная организация, упрощенный набор команд, методы адресации команд и данных, а также специфическая организация ввода/вывода информации предопределяют область их использования в качестве специализированных вычислителей, включенных в контур управления объектом или процессом. Микроконтроллеры не являются машинами классического «фон Неймановского» типа, поскольку физическое и логическое разделение памяти программ и памяти данных исключают возможность модификации и/или перегрузки прикладных программ микроконтроллеров во время их работы.

Intel 8051

Микроконтроллер Intel 8051 стал поистине классическим образцом устройств данного класса. Именно этот 8 - битный чип положил начало целой серии микроконтроллеров, которые были в приоритете на рынке вплоть до нашего времени.

Существовали и аналоги этого микропроцессора. Выпускались они на советских предприятиях в Новосибирске, Киеве, Минске, Новосибирске, Воронеже на 8051 выросло целое поколение отечественных разработчиков.

Даже на сегодняшний день большинство фирм производителей микроконтроллеров выпускают устройства, основанные на этой архитектуре. Среди них Maxim, Atmel, Dallas, OKI, Philips, Siemens – на этом список не заканчивается, можно перечислить более десятка имен. Но что естественно 51 - е семейство уже сдает свои позиции более молодым и совершенным микроконтроллерам.

PIC от Microchip

С появлением PIC - контроллеров от фирмы Microchip произошли первые значительные перемены. Главной особенностью этих чипов было то, что они предлагались по рекордно низким ценам, именно это позволило им за довольно короткий срок заполонить большую часть рынка микроконтроллеров. Более того кристаллы от Microchip были не хуже, а довольно часто и опережавшие по производительности микроконтроллеры 51 семейства и не требовали дорогого программатора.

Не имея ни средств, ни навыков работы с PIC - контроллерами, но для того чтобы быстро создать и отладить на продукт, вместе с контроллерами появились довольно дешевые комплекты PICSTART, которые содержали все самое нужное.

Эти микроконтроллеры имели доброкачественные порты, но все остальное было сделано малопрактично. Система команд была крайне ограничена, причем архитектура тоже оставляла желать лучшего. Но все же PIC - контроллеры популярны, когда нужно создать дешевую систему, без высоких требований по управлению.

STM от STMicroelectronics

Восьмиразрядные микроконтроллеры STM8 были выпущены в 2008 году и предназначались для задач, требующих высокой надежности при низком энергопотреблении. Они тут же обратили на себя внимание невысокой ценой и широким модельным рядом. Работа с микроконтроллерами STM8 не вызвала никаких сложностей как у тех, кто уже освоил работу с микроконтроллерами PIC или AVR, так и у начинающих, и они быстро обрели широкую известность. STM8 имеют большой набор периферии и развитые средства программирования. Небольшим сдерживающим фактором распространения этих микроконтроллеров в России поначалу стало отсутствие достаточного количества учебной литературы на русском языке, но сегодня уже существует множество сайтов с подробными руководствами по изучению этих микроконтроллеров.

Чуть раньше, в 2004 году, Acorn разработали 32 - разрядное процессорное ядро ARM Cortex - M3 и компания STMicroelectronics стала одной из первых, кто вывел на рынок семейство микроконтроллеров на этом ядре, получивших название STM32. Сегодня ARM Cortex - M3 становится, возможно, самым доступным 32 - разрядным процессорным ядром для встраиваемых систем, а микроконтроллеры на его базе имеют универсальную, хорошо сбалансированную архитектуру. Многие специалисты считают STM32 одним из самых распространенных, не дорогих и перспективных 32 - разрядных микроконтроллеров.

Сейчас существует более 200 модификаций микроконтроллеров, выпускаемых двумя десятками компаний, совместимых с i8051 и большое количество микроконтроллеров других типов.

Так выглядят современные микроконтроллеры.




Микроконтроллеры применяют в бытовой технике, медицинских приборах, системах управления лифтами, телефонах, рациях и прочих средствах связи, электронных музыкальных инструментах, компьютерной периферии (клавиатурах, джойстиках, принтерах и т. п.), светофорах, автоматических воротах и шлагбаумах, интерактивных детских игрушках, автомобилях, локомотивах и самолетах, роботах и промышленных станках.

В общем, трудно в современном мире найти сферу человеческой деятельности, где бы не применялись микроконтроллеры. Появление и развитие микроконтроллеров полностью изменило возможности современной техники. Она стала более функциональной, более умной и при этом дешевой. При этом создавать многие устройства стало доступным, не выходя из дома. В будущем применение микроконтроллеров будет только увеличиваться и вполне возможно, что в скором времени они составят реальную конкуренцию и на рынке персональных компьютеров.

Рынок 8-разрядных микроконтроллеров успешно развивается. Но несомненным фактом является возрастание роли 32-разрядных процессоров в поддержке встраиваемых приложений. В настоящее время около трети новых разработок встроенных систем в мире основаны на 32-разрядных процессорных платформах. Применение новых технологических процессов позволяет снизить площадь кристаллов и повысить выход годных с одной кремниевой пластины до уровня, обеспечивающего сравнимость цен 8- и 32-разрядных микросхем.

Для создания микроконтроллеров уже применяются 90-нанометровые технологии, на базе которых производится, например, семейство 32-разрядных микроконтроллеров LPC-3000 с архитектурой ARM926EJ-S с тактовой частотой 200 МГц.

Заключение

В настоящее время, благодаря всему вышеперечисленному идет полномасштабное внедрение микропроцессорной техники практически во все сферы деятельности, где еще вчера господствовали аналоговые методы обработки информации.

В современной преобразовательной технике микроконтроллеры выполняют не только роль непосредственного управления полупроводниковым преобразователем за счет встроенных специализированных периферийных устройств, но и роль цифрового регулятора, системы защиты и диагностики, а также системы связи с технологической сетью высшего уровня.

В последнее время появился ряд микроконтроллеров, специализированных для задач управления полупроводниковыми преобразователями. Их вычислительное ядро, построенное, как правило, на базе т.н. “процессоров цифровой обработки сигналов”, адаптировано на выполнение рекуррентных полиномиальных алгоритмов цифрового регулирования. Встроенные периферийные устройства включают в себя многоканальные генераторы ШИМ-сигналов, аналого-цифровые преобразователи, блоки векторных преобразований координат, таймеры-счетчики, Watcdog-таймеры и т.д. Примерами таких устройств могут служить микроконтроллеры ADMC330 фирмы Analog Devices, TMS320C240 фирмы Texas Instruments, 56800 фирмы Motorola, векторный сопроцессор ADMC200 фирмы Analog Devices.

Список использованных источников

1. 
   Аандрэ, Ф. Микроконтроллеры семейства SX фирмы Ubicom / Ф. Аандрэ. - М.: ДМК, 2018. - 272 c.
   
2. 
   Александров, В.А. Электронные и микропроцессорные системы управления автомобилей: Уч. Пособие / В.А. Александров, С.Ф. Козьмин, Н.Р. Шоль и др. - СПб.: Лань, 2019. - 624 c.
   
3. 
   Алехин, В.А. Микроконтроллеры PIC: основы программирования и моделирования в интерактивных средах MPLAB IDE, mikroC, TINA, Proteus. Практикум / В.А. Алехин. - М.: ГЛТ , 2019. - 248 c.
   
4. 
   Батоврин, В.К. LabVIEW: практикум по электронике и микропроцессорной технике: Учебное пособие / В.К. Батоврин, А.С. Бессонов, В.В. Мошкин. - М.: ДМК, 2018. - 182 c.
   
5. 
   Белов, А.В. Программирование микроконтроллеров для начинающих и не только / А.В. Белов. - СПб.: Наука и техника, 2018. - 352 c.
   
6. 
   Голиков, Д.В. Scratch и Arduino. 18 игровых проектов для юных программистов микроконтроллеров / Д.В. Голиков. - СПб.: BHV, 2018. - 160 c.