Mikrobeheerder
vanuit Wikipedia, die vrye ensiklopedie.
'n Mikrobeheerder is 'n geïntegreerde stroombaan (Engels "IC") wat uit verskillende toegewyde (Engels "Embedded") substelsels bestaan. 'n Mikroverwerker is 'n stelsel waar een of meer mikrobeheerders in 'n verwerkerstelsel gekoppel word met ander elektronika. Deur hierdie artikel word daar verwys na mikrobeheerders omdat mikroverwerkers 'n praktiese uitbreiding is wat met dieselfde beginsels werk. Die beheerder kan geprogrammeer word met sagteware kode om sekere handelinge uit te voer. Die kode wat uitgevoer moet word, word gestoor in 'n geheue, wat intern tot die eenheid kan wees, of apart kan staan. Sekere moderne mikrobeheerders beskik intern oor baie gevorderde stroombane wat dit moontlik maak om digitale ontwerpe (soos bv. Selfone) baie kleiner as in die verlede te vervaardig.
Inhoud |
[wysig] Geïntegreerde stroombaan
IC is die afkorting vir die engelse woorde: "Integrated Circuit". Dit is 'n keramiekblokkie waarin die elektroniese onderdele, mikroskopies klein, gebou is. 'Pootjies' (pins) wat aan die kante uitsteek, word gebruik om data van en na die elektroniese dele binne die keramiekblokkie te stuur.
[wysig] Mikrobeheerder vs Mikroverwerker
Die verskil tussen 'n mikroverwerker en 'n mikrobeheerder is dat 'n mikrobeheerder 'n enkele geïntegreerde stroombaan is wat as 'n alleenstaande stelsel werk, terwyl 'n mikroverwerker 'n stelsel is van een of meer mikrobeheerders in 'n verwerkerstelsel waar hulle gekoppel is aan eksterne geheue en/of ander elektronika. Dit veroorsaak dat baie spasie op die elektronika bouborde benodig word om 'n mikroverwerker gebasseerde stelsel te implementeer. Die mikrobeheerder het die voordeel dat die geheue en intree/uittree bane wat benodig word gewoonlik binne die enkele geïntegreerde baan vervaardig is, en dat 'n mikrobeheerder stelsel die minimum spasie en kompleksiteit handhaaf.
Oor die algemeen vorm mikrobeheerders kompakte, lae onkoste stelsels en mikroverwerkers met addisionele elektronika hoë spoed, kragtige stelsels. Mikrobeheerders word egter by die dag vinniger en meer kragtig.
[wysig] Mikroverwerkers
Mikroverwerkers is 'n logiese uitbreiding van mikrobeheerders. Daar is praktiese beperkings aan hoeveel elektronika op 'n enkele geïntegreerde stroombaan geplaas kan word en in gesofistikeerde implementasies word die punt vinnig bereik waar die koste en moeite nie meer dit werd is nie, waar dit eenvoudiger is om die mikrobeheerder te koppel aan verdere elektronika om sy funsionaliteit uit te brei. Selfs die kleinste selstandige geheuemodule hou vele male meer data as ingeboude geheue in 'n mikrobeheerder, en daar is elektronika van sulke noue toepassing dat dit feitlik nooit gebruik sou word as dit geïntegreer sou word in 'n mikrobeheerder nie - hierdie is veral waar van die verskeidenheid dekodeerders en enkodeerders wat elkeen verskil afhangende van watter kode na of van gekodeer moet word.
Deur sulke elektronika aan 'n mikrobeheerder te koppel word sy buigbaarheid merkwaardig uitgebrei. Dit lei ook aan groter modulariteit in 'n stelsel, wat maak dat die stelsel makliker is om te toets, implementeer, uit te brei en aan te pas vir ander gebruike. Bo en behalwe die meer spasie wat gebruik word en dat mikroverwerkerstelsels gereeld duurder is as mikrobeheerderstelsels (weens die hoër nommer komponente), is daar ook die probleem dat die koppelings tussen elektronika baie keer nie-triviaal is, en die hoeveelheid koppelings wat nuttig gehandhaaf kan word, word noulik beperk. Dit is algemeen om 'n mikroverwerker te sien waar een beheerder al die bewerkings doen en 'n ander beheerder alleenlik dien om die invoer en uitvoer van die sentrale beheerder te koördineer met die res van die stelsel.
Vir die komplekste elektroniese implementasies is mikroverwerkers noodsaaklik. Wat algemeen beskou word as rekenaars (persoonlike rekenaars, ens.) is uiteindelik net 'n reeks mikroverwerkers. Hul buigbaarheid is ook noodsaaklik vir sulke toepassings soos selfone of ander persoonlike elektronika.
[wysig] Hoe werk 'n Mikrobeheerder
Soos die naam na verwys, is die hoof toepassing van mikrobeheerder bane om elektriese/meganiese/hidroliese/chemiese stelsels of 'n kombinasie daarvan te beheer. Hoe die beheer uitgevoer word, word deur die sagteware wat in die beheerder gelaai word bepaal. Die mikroverwerker sal tipies data vanaf sensore inlees en dan aktueerders aandryf om beheer van 'n stelsel te bewerkstellig.
Om data vanaf 'n sensor in te lees sal 'n mikrobeheerder die datapoort, bestaande uit 8/16/32 of selfs 64 lyne (afhangend van die tipe mikrobeheerder), gebruik. Die data wat oor die lyne gelees word is dus 8/16/32/64 bisse (sien onder) wyd. Datalyne kan net as 'aan' of 'af' gelees word, alhoewel party mikrobeheerders 'n analoë invoerpunt het, d.w.s. 'n datalyn wat gegradueerde invoer kan verwerk. Hierdie invoer word dan verwerk deur die meganismes binne die mikrobeheerder.
'n Mikrobeheerder is uiteindelik net 'n reeks elektroniese meganismes om binêre waardes te manipuleer. Die waardes word gestoor in registers - die grote van 'n register is die maatstaf van 'n mikrobeheerder se kompleksiteit ('n 8-bit verwerker se registers is 8 bisse wyd, ens.) - en alles waarmee 'n mikrobeheerder werk bestaan alleenlik as data in registers. Dié data word gevoer deur die mikrobeheerder se meganismes wat weer die registers verander. 'n Mikroverwerking se programmering stel 'n routine op waarvolgens registers ingevoer, afgelees, gemanipaleer en teruggevoer word - 'n ketting van instruksies.
Die programmering va 'n mikrobeheerder is eenvoudig 'n reeks van bisse wat 'n stelsel transistors so aan- en af-skakel dat 'n sekere register gevoer word aan een of ander meganisme. Wanneer 'n mens die programmering van 'n mikrobeheerder verander skryf 'n mens dit nie gewoonlik in 1e en 0e nie, maar met mnemonieke - geheuehulpe - name in skrif vir 'n konfigurasie van bisse. Die kompileerder (die program wat mensgeskrewe kode in masjienkode omskep) vervang doodeenvoudig net die mnemonieke met die bisse wat hulle verteenwoordig en enkodeer dié bisse in 'n wyse waarmee die mikroverwerker geprogrammeer kan word. Al is dit baie onprakties is dit moontlik vir 'n mens om hierdie self met die hand te doen - dié gebeur veral tydens die ontwerp van 'n mikrobeheerders - dus is mikrobeheerder kode (genoem assembly of assembler code) die laagste moontlike vlak van rekenaarprogrammering.
[wysig] Gebruike vir 'n mikrobeheerder
Die mikrobeheerder werk alleenlik met digitale data - dit is die werk van die programmeerder om nuttige inligting in sulke data te omskep (alhoewel party mikrobeheerders hulpmate het hiervoor, soos analoë datalyne) en die uitvoer van die mikrobeheerder nuttig gemaak. In byna elke geval dien 'n mikrobeheerder as 'n gesofistikeerde skakelbord: as hierdie lyn 'n sein dra (bv. 'n knoppie wat aan dié lyn gekoppel is word gedruk) dan word die waarde van daardie register verander (bv. 'n bis op 'n uitvoer-register word aangeskakel, wat krag na 'n lig toe voer - in dié voorbeeld: as jy die knoppie druk, dan gaan 'n liggie aan). Die waarde van 'n mikrobeheerder is dat dit sulke skakelings veel vinniger as 'n mens kan hanteer en dat dit elke keer dit dieselfde sal hanteer.
Mikrobeheerders en -verwerkers is alomteenwoordig in elektronika - byna alle elektronika wat enige beheer nodig het (nie 'n stel luidsprekers nie, maar wel 'n vermaakstelsel; nie 'n radio nie, maar wel 'n selfoon) besit 'n mikrobeheerder van een-of-ander groter in 'n stelsel van een-of-ander kompleksiteit. Die mees gesofistikeerse mikroverwerkerstelsels is veral in kommunikasiewese te vinde - 'n selfoon is so gevorderde 'n stuk elektronika soos wat enige mens in aanraking sal kom in sy hedendagse lewe - en persoonlike rekenaars, netwerkbedieners, ens., is net 'n versameling mikroverwerkers in 'n groter stelsel.
