Selama beberapa dekade pengembangan, mikroprosesor telah berkembang jauh dari objek aplikasi di area yang sangat khusus menjadi produk eksploitasi luas. Saat ini, dalam satu atau lain bentuk, perangkat ini, bersama dengan pengontrol, digunakan di hampir semua bidang produksi. Dalam arti luas, teknologi mikroprosesor menyediakan proses kontrol dan otomatisasi, tetapi dalam arah ini, area baru untuk pengembangan perangkat berteknologi tinggi sedang dibentuk dan disetujui, hingga munculnya tanda-tanda kecerdasan buatan.
Pengertian umum tentang mikroprosesor
Mengelola atau mengendalikan proses tertentu memerlukan dukungan perangkat lunak yang sesuai secara teknis. Dalam kapasitas ini, satu atau satu set chip pada kristal matriks dasar bertindak. Untuk kebutuhan praktis, modul chip-set hampir selalu digunakan, yaitu chipset yang dihubungkan oleh sistem tenaga umum,sinyal, format pemrosesan informasi, dan sebagainya. Dalam interpretasi ilmiah, sebagaimana dicatat dalam landasan teoretis teknologi mikroprosesor, perangkat tersebut adalah tempat (memori utama) untuk menyimpan operan dan perintah dalam bentuk yang dikodekan. Kontrol langsung diimplementasikan pada tingkat yang lebih tinggi, tetapi juga melalui sirkuit terintegrasi mikroprosesor. Kontroler digunakan untuk ini.
Seseorang hanya dapat berbicara tentang pengontrol dalam kaitannya dengan mikrokomputer atau mikrokomputer yang terdiri dari mikroprosesor. Sebenarnya, ini adalah teknik kerja, pada prinsipnya mampu melakukan operasi atau perintah tertentu dalam kerangka algoritma yang diberikan. Sebagaimana dicatat dalam buku teks tentang teknologi mikroprosesor oleh S. N. Liventsov, mikrokontroler harus dipahami sebagai komputer yang berfokus pada melakukan operasi logis sebagai bagian dari kontrol peralatan. Ini didasarkan pada skema yang sama, tetapi dengan sumber daya komputasi yang terbatas. Tugas mikrokontroler sebagian besar adalah untuk menerapkan prosedur yang bertanggung jawab, tetapi sederhana tanpa sirkuit yang rumit. Namun, perangkat semacam itu juga tidak dapat disebut primitif secara teknologi, karena dalam industri modern mikrokontroler dapat secara bersamaan mengontrol ratusan dan bahkan ribuan operasi pada saat yang sama, dengan mempertimbangkan parameter tidak langsung dari pelaksanaannya. Secara umum, struktur logis mikrokontroler dirancang dengan mempertimbangkan kekuatan, keserbagunaan, dan keandalan.
Arsitektur
Pengembang perangkat mikroprosesor berurusan dengan satu setkomponen fungsional, yang akhirnya membentuk satu kompleks kerja. Bahkan model komputer mikro sederhana menyediakan penggunaan sejumlah elemen yang memastikan pemenuhan tugas yang diberikan ke mesin. Cara interaksi antara komponen-komponen ini, serta sarana komunikasi dengan sinyal input dan output, sangat menentukan arsitektur mikroprosesor. Adapun konsep arsitektur, itu dinyatakan dalam definisi yang berbeda. Ini dapat berupa seperangkat parameter teknis, fisik, dan operasional, termasuk jumlah register memori, kedalaman bit, kecepatan, dan sebagainya. Namun, sesuai dengan landasan teori teknologi mikroprosesor, arsitektur dalam hal ini harus dipahami sebagai organisasi logis dari fungsi-fungsi yang diimplementasikan dalam proses operasi interkoneksi antara isian perangkat keras dan perangkat lunak. Lebih khusus lagi, arsitektur mikroprosesor mencerminkan hal berikut:
- Kumpulan elemen fisik yang membentuk mikroprosesor, serta koneksi antara blok fungsionalnya.
- Format dan cara penyampaian informasi.
- Saluran untuk mengakses modul struktur yang tersedia untuk digunakan dengan parameter untuk penggunaan lebih lanjut.
- Operasi yang dapat dilakukan oleh mikroprosesor tertentu.
- Karakteristik perintah kontrol yang dihasilkan atau diterima perangkat.
- Reaksi terhadap sinyal dari luar.
Antarmuka eksternal
Mikroprosesor jarang dilihat sebagai sistem yang terisolasi untukmengeksekusi perintah satu kata dalam format statis. Ada perangkat yang memproses satu sinyal sesuai dengan skema yang diberikan, tetapi paling sering teknologi mikroprosesor bekerja dengan sejumlah besar tautan komunikasi dari sumber yang tidak linier dalam hal perintah yang diproses. Untuk mengatur interaksi dengan peralatan pihak ketiga dan sumber data, format koneksi khusus disediakan - antarmuka. Tetapi pertama-tama Anda perlu menentukan dengan apa sebenarnya dikomunikasikan. Sebagai aturan, perangkat yang dikontrol bertindak dalam kapasitas ini, yaitu, perintah dikirim kepada mereka dari mikroprosesor, dan dalam mode umpan balik, data tentang status badan eksekutif dapat diterima.
Adapun antarmuka eksternal, mereka tidak hanya berfungsi untuk kemungkinan interaksi mekanisme eksekutif tertentu, tetapi juga untuk integrasinya ke dalam struktur kompleks kontrol. Berkenaan dengan teknologi komputer dan mikroprosesor yang kompleks, ini dapat berupa perangkat keras dan perangkat lunak yang terkait erat dengan pengontrol. Selain itu, mikrokontroler sering menggabungkan fungsi memproses dan mengeluarkan perintah dengan tugas menyediakan komunikasi antara mikroprosesor dan perangkat eksternal.
Spesifikasi mikroprosesor
Karakteristik utama perangkat mikroprosesor adalah sebagai berikut:
- Frekuensi jam. Jangka waktu selama komponen komputer diaktifkan.
- Lebar. Jumlah maksimum yang mungkin untuk pemrosesan biner secara simultanangka.
- Arsitektur. Konfigurasi penempatan dan cara interaksi elemen kerja mikroprosesor.
Sifat proses operasional juga dapat dinilai dari kriteria keteraturan dengan main. Dalam kasus pertama, kita berbicara tentang bagaimana kita menerapkan prinsip pengulangan reguler dalam unit tertentu dari teknologi mikroprosesor komputer. Dengan kata lain, berapa persentase bersyarat dari tautan dan item pekerjaan yang saling menduplikasi. Keteraturan dapat diterapkan secara umum pada struktur organisasi skema dalam sistem pemrosesan data yang sama.
Backbone menunjukkan metode pertukaran data antara modul internal sistem, juga mempengaruhi sifat urutan tautan. Menggabungkan prinsip-prinsip tulang punggung dan keteraturan, dimungkinkan untuk mengembangkan strategi untuk menciptakan mikroprosesor yang disatukan dengan standar tertentu. Pendekatan ini memiliki keuntungan memfasilitasi organisasi komunikasi pada tingkat yang berbeda dalam hal interaksi melalui antarmuka. Di sisi lain, standardisasi tidak memungkinkan perluasan kemampuan sistem dan peningkatan ketahanannya terhadap beban eksternal.
Memori dalam teknologi mikroprosesor
Penyimpanan informasi diatur dengan bantuan perangkat penyimpanan khusus yang terbuat dari semikonduktor. Ini berlaku untuk memori internal, tetapi media optik dan magnetik eksternal juga dapat digunakan. Juga, elemen penyimpanan data berdasarkan bahan semikonduktor dapat direpresentasikan sebagai sirkuit terintegrasi, yang:termasuk dalam mikroprosesor. Sel memori tersebut digunakan tidak hanya untuk menyimpan program, tetapi juga untuk melayani memori prosesor pusat dengan pengontrol.
Jika kita melihat lebih dalam pada dasar struktural perangkat penyimpanan, maka sirkuit yang terbuat dari semikonduktor logam, dielektrik, dan silikon akan muncul. Komponen logam, oksida dan semikonduktor digunakan sebagai dielektrik. Tingkat integrasi perangkat penyimpanan ditentukan oleh target dan karakteristik perangkat keras. Dalam teknologi mikroprosesor digital dengan penyediaan fungsi memori video, kekebalan kebisingan, stabilitas, kecepatan, dan sebagainya juga ditambahkan ke persyaratan universal untuk integrasi yang andal dan kepatuhan dengan parameter listrik. Sirkuit mikro digital bipolar adalah solusi optimal dalam hal kriteria kinerja dan keserbagunaan integrasi, yang, tergantung pada tugas saat ini, juga dapat digunakan sebagai pemicu, prosesor, atau inverter.
Fungsi
Rentang fungsi sebagian besar didasarkan pada tugas yang akan diselesaikan mikroprosesor dalam proses tertentu. Himpunan fungsi universal dalam versi umum dapat direpresentasikan sebagai berikut:
- Membaca data.
- Pemrosesan data.
- Pertukaran informasi dengan memori internal, modul, atau perangkat eksternal yang terhubung.
- Rekam data.
- Data masukan dan keluaran.
Arti dari masing-masing di atasoperasi ditentukan oleh konteks sistem keseluruhan di mana perangkat digunakan. Misalnya, dalam kerangka operasi aritmatika-logis, teknologi elektronik dan mikroprosesor, sebagai hasil dari pemrosesan informasi input, dapat menyajikan informasi baru, yang, pada gilirannya, akan menjadi alasan untuk satu atau beberapa sinyal perintah. Perlu juga diperhatikan fungsi internal, karena parameter operasi prosesor itu sendiri, pengontrol, catu daya, aktuator, dan modul lain yang beroperasi dalam sistem kontrol diatur.
Produsen perangkat
Asal mula penciptaan perangkat mikroprosesor adalah para insinyur Intel yang merilis seluruh lini mikrokontroler 8-bit berdasarkan platform MCS-51, yang masih digunakan di beberapa area hingga saat ini. Selain itu, banyak pabrikan lain yang menggunakan keluarga x51 untuk proyek mereka sendiri sebagai bagian dari pengembangan generasi baru teknologi elektronik dan mikroprosesor, di antaranya adalah pengembangan dalam negeri seperti komputer chip tunggal K1816BE51.
Setelah memasuki segmen prosesor yang lebih kompleks, Intel memberi jalan ke mikrokontroler ke perusahaan lain, termasuk Perangkat Analog dan Atmel. Zilog, Microchip, NEC dan lain-lain menawarkan tampilan fundamental baru pada arsitektur mikroprosesor. Saat ini, dalam konteks pengembangan teknologi mikroprosesor, jalur x51, AVR dan PIC dapat dianggap paling sukses. Jika kita berbicara tentang tren perkembangan, maka hari ini yang pertamatempat itu digantikan oleh persyaratan untuk memperluas jangkauan tugas kontrol internal, kekompakan dan konsumsi daya yang rendah. Dengan kata lain, mikrokontroler semakin kecil dan pintar dalam hal pemeliharaan, tetapi pada saat yang sama meningkatkan potensi daya mereka.
Pemeliharaan peralatan berbasis mikroprosesor
Sesuai dengan peraturan, sistem mikroprosesor dilayani oleh tim pekerja yang dipimpin oleh ahli listrik. Tugas pemeliharaan utama di area ini meliputi:
- Memperbaiki kegagalan dalam proses operasi sistem dan analisisnya untuk menentukan penyebab pelanggaran.
- Mencegah kegagalan perangkat dan komponen melalui pemeliharaan terjadwal yang ditetapkan.
- Perbaiki kegagalan perangkat dengan memperbaiki bagian yang rusak atau menggantinya dengan suku cadang serupa yang dapat diservis.
- Produksi perbaikan komponen sistem tepat waktu.
Pemeliharaan langsung teknologi mikroprosesor bisa rumit atau kecil. Dalam kasus pertama, daftar operasi teknis digabungkan, terlepas dari intensitas tenaga kerja dan tingkat kerumitannya. Dengan pendekatan skala kecil, penekanannya adalah pada individualisasi setiap operasi, yaitu, tindakan perbaikan atau pemeliharaan individu dilakukan dalam format yang terisolasi dari sudut pandang organisasi sesuai dengan peta teknologi. Kerugian dari metode ini terkait dengan biaya alur kerja yang tinggi, yang mungkin tidak dapat dibenarkan secara ekonomi dalam sistem skala besar. Di sisi lain, layanan skala kecilmeningkatkan kualitas dukungan teknis untuk peralatan, meminimalkan risiko kegagalan lebih lanjut bersama dengan komponen individu.
Penggunaan teknologi mikroprosesor
Sebelum pengenalan mikroprosesor secara luas di berbagai bidang industri, ekonomi domestik dan nasional, hambatan semakin berkurang. Ini sekali lagi karena optimalisasi perangkat ini, pengurangan biaya, dan meningkatnya kebutuhan akan elemen otomatisasi. Beberapa penggunaan paling umum untuk perangkat ini meliputi:
- Industri. Mikroprosesor digunakan dalam manajemen kerja, koordinasi mesin, sistem kontrol, dan pengumpulan kinerja produksi.
- Perdagangan. Di bidang ini, pengoperasian teknologi mikroprosesor dikaitkan tidak hanya dengan operasi komputasi, tetapi juga dengan pemeliharaan model logistik dalam pengelolaan barang, stok, dan arus informasi.
- Sistem keamanan. Elektronik di kompleks keamanan dan alarm modern menetapkan persyaratan tinggi untuk otomatisasi dan kontrol cerdas, yang memungkinkan kami menyediakan mikroprosesor generasi baru.
- Komunikasi. Tentu saja, teknologi komunikasi tidak dapat melakukannya tanpa pengontrol yang dapat diprogram yang melayani multiplexer, terminal jarak jauh, dan sirkuit switching.
Beberapa kata sebagai kesimpulan
Audiens konsumen yang luas tidak dapat sepenuhnya membayangkan bahkan hari inikemampuan teknologi mikroprosesor, tetapi produsen tidak tinggal diam dan sudah mempertimbangkan arah yang menjanjikan untuk pengembangan produk ini. Misalnya, aturan industri komputer masih dipertahankan dengan baik, yang menurutnya setiap dua tahun jumlah transistor di sirkuit prosesor akan berkurang. Tetapi mikroprosesor modern tidak hanya dapat membanggakan optimasi struktural. Para ahli juga memprediksi banyak inovasi dalam hal pengorganisasian sirkuit baru, yang akan memfasilitasi pendekatan teknologi untuk pengembangan prosesor dan mengurangi biaya dasarnya.
