Основные особенности МК. Понятие микроконтроллера. Классификация микропроцессоров. 8-разрядные МК, страница 2

- параллельные и последовательные порты ввода/вывода;

- таймерный блок;

- АЦП;

- контроллер дисплея и т.п.

Благодаря использованию внутренней памяти и большому набору устройств для связи с периферией, система управления на базе МК содержит минимальное количество дополнительных элементов.

В связи с широким диапазоном решаемых задач управления, требования, предъявляемые к производительности процессора, объему внутренней памяти команд и данных, а также набору периферийных устройств, оказываются весьма разнообразными. Для удовлетворения разнообразных запросов потребителей выпускается большая номенклатура МК, которую принято разделять на 8-ми, 16-ти и 32-х разрядные МК.

8-разрядные МК

8-разрядные МК представляют собой наиболее многочисленную группу МК (порядка 50% рынка МК в стоимостном выражении, поэтому они еще и гораздо дешевле).

Они имеют относительно низкую производительность, которой оказывается достаточно для решения широкого круга задач управления в относительно несложных объектах и устройствах массового выпуска.

Основными областями применения 8-разрядных МК являются:

• бытовая и измерительная техника;

• промышленная автоматика;

• автомобильная электроника;

• теле-, видео-, аудио- аппаратура;

• средства связи.

Для МК этого типа характерной чертой является использование Гарвардской архитектуры.

Внутренняя память команд и данных имеет небольшую емкость (единицы килобайт), однако имеется возможность подключения дополнительной (не кристальной) памяти команд и данных.

Набор команд относительно небольшой (50-100 команд) с использованием простейших режимов адресации.

В некоторых моделях реализованы принципы RISC-архитектуры, обеспечивающие выполнение большинства команд за один машинный такт.

16-разрядные МК

– МК во многих случаях являются усовершенствованной модификацией своих 8-разрядных прототипов.

Они характеризуются не только увеличенной разрядностью обрабатываемых данных, но и расширенной системой команд, режимов адресации, увеличенным набором регистров и объемом адресуемой памяти, а также рядом других дополнительных возможностей, что позволяет повысить производительность МК и расширить область их применения.

Используемый объем памяти программ и данных обычно расширяется до нескольких Мбайт путем подключения внешних микросхем памяти.

Во многих случаях реализуется программная совместимость с младшими 8-разрядными моделями.

Основные области применения 16-разрядных МК:

• сложная промышленная автоматика;

• телекоммуникационная аппаратура;

• медицинская и измерительная техника.

32-разрядные МК

– содержат высокопроизводительный процессор, соответствующий по своим возможностям младшим моделям универсальных МП.

В ряде случаев процессор, используемый в 32-разрядных МК, аналогичен процессорам, которые выпускались ранее этой фирмой в качестве универсальных.

Например, в 32-разрядных МК фирма Intel использует процессор i386. В МК фирмы Motorola широко применяется процессор 680x0. В ряде других МК в качестве процессорного ядра служат RISC-процессоры типа PowerPC, выпускаемые фирмами IBM и  Motorola.

На базе этих универсальных процессоров были реализованы различные модели ПК и, следовательно, наработан большой объем прикладного и системного программного обеспечения, которое может быть использовано в МК.

Кроме 32-разрядного процессора на кристалле МК размещается внутренняя память команд емкостью несколько десятков Кбайт, память данных емкостью в несколько Кбайт, сложные устройства для управления периферией:

- таймерный процессор;

- коммуникационный процессор;

- модуль последовательного обмена и др.

МК работает с расширенной некристальной памятью, емкостью порядка 16 Мбайт и более.

Структурная организация МК включает в себя различные средства увеличения производительности путем использования низкоуровневого параллелизма на уровне машинных команд (этот вид параллелизма принято обозначать ILP – InstructionLevelParallelism). К таким средствам относится конвейер команд, а также блоки для реализации суперскалярной обработки.