Журнал электротехники и электронных технологий

Микропроцессор

Микропроцессор — это компьютерный процессор, который объединяет функции центрального процессора (ЦП) компьютера на одной интегральной схеме (ИС) или, самое большее, на нескольких интегральных схемах . Микропроцессор — это многоцелевое программируемое устройство, которое принимает на вход цифровые данные, обрабатывает их в соответствии с инструкциями, хранящимися в его памяти, и выдает результаты на выходе . Микропроцессоры содержат как комбинационную, так и последовательную цифровую логику. Микропроцессоры оперируют числами и символами, представленными в двоичной системе счисления. Интеграция всего ЦП в один чип или в несколько чипов значительно снизила стоимость вычислительной мощности. Интегральные процессоры производятся в больших количествах с помощью высокоавтоматизированных процессов, что приводит к низкой себестоимости единицы продукции. Однокристальные процессоры повышают надежность, поскольку в них значительно меньше электрических соединений, которые могут выйти из строя. Поскольку конструкции микропроцессоров становятся все быстрее, стоимость производства чипа (с меньшими компонентами, построенными на полупроводниковом чипе того же размера) обычно остается прежней. До появления микропроцессоров небольшие компьютеры создавались с использованием стоек печатных плат со множеством интегральных схем среднего и малого размера. Микропроцессоры интегрировали это в одну или несколько крупномасштабных микросхем. Продолжающееся увеличение мощности микропроцессоров с тех пор сделало другие виды компьютеров почти полностью устаревшими: один или несколько микропроцессоров используются во всем, от самых маленьких встроенных систем и портативных устройств до крупнейших мейнфреймов и суперкомпьютеров. Микроконтроллер — это небольшой компьютер (SoC) на одной интегральной схеме, содержащий ядро ​​процессора, память и программируемые периферийные устройства ввода-вывода . Программная память в виде сегнетоэлектрического ОЗУ, флэш-памяти NOR или OTP-ROM также часто включается в состав микросхемы, а также обычно имеет небольшой объем ОЗУ. Микроконтроллеры предназначены для встроенных приложений, в отличие от микропроцессоров , используемых в персональных компьютерах или других приложениях общего назначения. Микроконтроллеры используются в автоматически управляемых продуктах и ​​устройствах, таких как системы управления автомобильными двигателями , имплантируемые медицинские устройства, пульты дистанционного управления, офисные машины, бытовая техника, электроинструменты, игрушки и другие встроенные системы . За счет уменьшения размера и стоимости по сравнению с конструкцией, в которой используются отдельный микропроцессор, память и устройства ввода и вывода, микроконтроллеры делают экономичным цифровое управление еще большим количеством устройств и процессов. Микроконтроллеры смешанных сигналовявляются обычными и объединяют аналоговые компоненты, необходимые для управления нецифровыми электронными системами. Некоторые микроконтроллеры могут использовать четырехбитные слова и работать на тактовой частоте до 4 кГц для низкого энергопотребления (однозначные милливатт или микроватты). Обычно они имеют возможность сохранять функциональность во время ожидания такого события, как нажатие кнопки или другое прерывание; энергопотребление во время сна (частота процессора и большинство периферийных устройств выключены) может составлять всего нановатты, что делает многие из них хорошо подходящими для длительного автономного использования. Другие микроконтроллеры могут выполнять критически важные функции, где им может потребоваться действовать как процессор цифровых сигналов (DSP) с более высокими тактовыми частотами и энергопотреблением.