Katika miongo kadhaa ya maendeleo, kichakataji kidogo kimetoka kwa njia ndefu kutoka kwa matumizi katika maeneo maalum hadi bidhaa ya unyonyaji mkubwa. Leo, kwa namna moja au nyingine, vifaa hivi, pamoja na watawala, hutumiwa karibu na uwanja wowote wa uzalishaji. Kwa maana pana, teknolojia ya microprocessor hutoa udhibiti na michakato ya otomatiki, lakini ndani ya mwelekeo huu, maeneo mapya ya uundaji wa vifaa vya hali ya juu yanaundwa na kuidhinishwa, hadi kuonekana kwa ishara za akili ya bandia.
Uelewa wa jumla wa vichakataji vidogo
Kusimamia au kudhibiti michakato fulani kunahitaji usaidizi ufaao wa programu kwa misingi ya kiufundi. Katika nafasi hii, moja au seti ya chips kwenye fuwele za msingi za matrix hufanya. Kwa mahitaji ya vitendo, moduli za kuweka chip karibu kila wakati hutumiwa, ambayo ni, chipsets ambazo zimeunganishwa na mfumo wa kawaida wa nguvu,ishara, muundo wa usindikaji wa habari, na kadhalika. Katika tafsiri ya kisayansi, kama inavyoonekana katika misingi ya kinadharia ya teknolojia ya microprocessor, vifaa vile ni mahali (kumbukumbu kuu) ya kuhifadhi uendeshaji na amri katika fomu iliyosimbwa. Udhibiti wa moja kwa moja unatekelezwa kwa kiwango cha juu, lakini pia kwa njia ya nyaya zilizounganishwa za microprocessor. Vidhibiti vinatumika kwa hili.
Mtu anaweza tu kuzungumzia vidhibiti vinavyohusiana na kompyuta ndogo au kompyuta ndogo zinazojumuisha vichakataji vidogo. Kwa kweli, hii ni mbinu ya kufanya kazi, ambayo kimsingi ina uwezo wa kufanya shughuli au amri fulani ndani ya mfumo wa algorithm fulani. Kama ilivyoonyeshwa katika kitabu cha maandishi juu ya teknolojia ya microprocessor na S. N. Liventsov, kidhibiti kidogo kinapaswa kueleweka kama kompyuta inayolenga kufanya shughuli za kimantiki kama sehemu ya udhibiti wa vifaa. Inategemea mipango sawa, lakini kwa rasilimali ndogo ya kompyuta. Kazi ya microcontroller kwa kiasi kikubwa ni kutekeleza taratibu zinazowajibika, lakini rahisi bila nyaya ngumu. Walakini, vifaa kama hivyo haviwezi kuitwa vya zamani vya kiteknolojia, kwani katika tasnia ya kisasa vidhibiti vidogo vinaweza kudhibiti wakati huo huo mamia na hata maelfu ya shughuli kwa wakati mmoja, kwa kuzingatia vigezo vya moja kwa moja vya utekelezaji wao. Kwa ujumla, muundo wa kimantiki wa kidhibiti kidogo kimeundwa kwa kuzingatia nguvu, umilisi na kutegemewa.
Usanifu
Watengenezaji wa vifaa vichanganuzi vidogo wanashughulikia seti fulanivipengele vya kazi, ambayo hatimaye huunda tata moja ya kazi. Hata mfano rahisi wa kompyuta ndogo hutoa kwa matumizi ya idadi ya vipengele vinavyohakikisha utimilifu wa kazi zilizopewa mashine. Njia ya mwingiliano kati ya vipengele hivi, pamoja na njia za mawasiliano na ishara za pembejeo na pato, kwa kiasi kikubwa huamua usanifu wa microprocessor. Kuhusu dhana ya usanifu, inaonyeshwa kwa ufafanuzi tofauti. Hii inaweza kuwa seti ya vigezo vya kiufundi, kimwili na uendeshaji, ikiwa ni pamoja na idadi ya rejista za kumbukumbu, kina kidogo, kasi, na kadhalika. Lakini, kwa mujibu wa misingi ya kinadharia ya teknolojia ya microprocessor, usanifu katika kesi hii inapaswa kueleweka kama shirika la mantiki la kazi zinazotekelezwa katika mchakato wa uendeshaji uliounganishwa wa vifaa na programu ya stuffing. Hasa zaidi, usanifu wa microprocessor unaonyesha yafuatayo:
- Seti ya vipengele halisi vinavyounda kichakataji kidogo, pamoja na miunganisho kati ya vizuizi vyake vya utendaji.
- Miundo na njia za kutoa taarifa.
- Vituo vya kufikia moduli za muundo zinazopatikana kwa matumizi na vigezo kwa matumizi yao zaidi.
- Operesheni ambazo kichakataji mahususi kinaweza kufanya.
- Sifa za amri za udhibiti ambazo kifaa hutengeneza au kupokea.
- Maitikio kwa mawimbi kutoka nje.
Miunganisho ya nje
Kichakataji kidogo huonekana mara chache kama mfumo uliotengwa wakutekeleza amri za neno moja katika umbizo tuli. Kuna vifaa vinavyosindika ishara moja kulingana na mpango fulani, lakini mara nyingi teknolojia ya microprocessor hufanya kazi na idadi kubwa ya viungo vya mawasiliano kutoka kwa vyanzo ambavyo havina mstari kulingana na amri zilizochakatwa. Ili kuandaa mwingiliano na vifaa vya mtu wa tatu na vyanzo vya data, muundo maalum wa uunganisho hutolewa - miingiliano. Lakini kwanza unahitaji kuamua ni nini hasa kinachowasiliana. Kama sheria, vifaa vinavyodhibitiwa hufanya kazi kwa kiwango hiki, yaani, amri hutumwa kwao kutoka kwa microprocessor, na katika hali ya maoni, data juu ya hali ya shirika la mtendaji inaweza kupokelewa.
Kuhusu violesura vya nje, havitumiki tu kwa uwezekano wa mwingiliano wa utaratibu fulani wa utendaji, lakini pia kwa ujumuishaji wake katika muundo wa tata ya udhibiti. Kuhusiana na teknolojia ngumu ya kompyuta na microprocessor, hii inaweza kuwa seti nzima ya vifaa na zana za programu zinazohusiana kwa karibu na mtawala. Zaidi ya hayo, vidhibiti vidogo mara nyingi huchanganya utendakazi wa kuchakata na kutoa amri na majukumu ya kutoa mawasiliano kati ya vichakataji vidogo na vifaa vya nje.
Vipimo vya Microprocessor
Sifa kuu za vifaa vya kusindika mikrosi ni pamoja na zifuatazo:
- Marudio ya saa. Kipindi ambacho vipengele vya kompyuta hubadilishwa.
- Upana. Idadi ya juu iwezekanavyo kwa usindikaji wa wakati mmoja wa binarytarakimu.
- Usanifu. Usanidi wa uwekaji na njia za mwingiliano wa vipengele vya kufanya kazi vya microprocessor.
Hali ya mchakato wa utendakazi pia inaweza kuamuliwa kwa vigezo vya ukawaida na kuu. Katika kesi ya kwanza, tunazungumzia jinsi tunavyotekeleza kanuni ya kurudia mara kwa mara katika kitengo fulani cha teknolojia ya microprocessor ya kompyuta. Kwa maneno mengine, ni asilimia ngapi ya masharti ya viungo na vitu vya kazi ambavyo vinajirudia. Udhibiti unaweza kutumika kwa jumla kwa muundo wa mpangilio wa taratibu ndani ya mfumo sawa wa kuchakata data.
Uti wa mgongo unaonyesha mbinu ya ubadilishanaji wa data kati ya moduli za ndani za mfumo, pia kuathiri asili ya upangaji wa viungo. Kuchanganya kanuni za uti wa mgongo na utaratibu, inawezekana kuendeleza mkakati wa kuunda microprocessors umoja kwa kiwango fulani. Mbinu hii ina faida ya kuwezesha shirika la mawasiliano katika viwango tofauti katika suala la mwingiliano kupitia miingiliano. Kwa upande mwingine, kusanifisha hakuruhusu kupanua uwezo wa mfumo na kuongeza upinzani wake kwa mizigo ya nje.
Kumbukumbu katika teknolojia ya microprocessor
Hifadhi ya maelezo hupangwa kwa usaidizi wa vifaa maalum vya uhifadhi vilivyoundwa na semiconductors. Hii inatumika kwa kumbukumbu ya ndani, lakini vyombo vya habari vya nje vya macho na magnetic pia vinaweza kutumika. Pia, vitu vya kuhifadhi data kulingana na vifaa vya semiconductor vinaweza kuwakilishwa kama mizunguko iliyojumuishwa, ambayoimejumuishwa katika microprocessor. Seli kama hizo za kumbukumbu hazitumiwi tu kwa kuhifadhi programu, lakini pia kwa kuhudumia kumbukumbu ya kichakataji cha kati na vidhibiti.
Tukiangalia kwa undani msingi wa muundo wa vifaa vya kuhifadhi, basi saketi zilizotengenezwa kwa chuma, dielectric na semiconductor ya silicon zitaonekana. Vipengele vya chuma, oksidi na semiconductor hutumiwa kama dielectri. Kiwango cha ushirikiano wa kifaa cha kuhifadhi kinatambuliwa na malengo na sifa za vifaa. Katika teknolojia ya microprocessor ya digital na utoaji wa kazi ya kumbukumbu ya video, kinga ya kelele, utulivu, kasi, na kadhalika pia huongezwa kwa mahitaji ya ulimwengu kwa ushirikiano wa kuaminika na kufuata vigezo vya umeme. Mizunguko midogo ya kidijitali ya bipolar ndiyo suluhu bora zaidi kwa mujibu wa vigezo vya utendakazi na uamilifu wa ushirikiano, ambayo, kulingana na kazi za sasa, inaweza pia kutumika kama kichochezi, kichakataji au kibadilishaji umeme.
Kazi
Anuwai za chaguo za kukokotoa zinatokana kwa kiasi kikubwa na kazi ambazo microprocessor itatatua ndani ya mchakato fulani. Seti ya utendakazi zima katika toleo la jumla inaweza kuwakilishwa kama ifuatavyo:
- Kusoma data.
- Uchakataji wa data.
- Kubadilishana taarifa na kumbukumbu ya ndani, moduli au vifaa vilivyounganishwa nje.
- Rekodi data.
- Ingizo na utoaji wa data.
Maana ya kila moja kati ya yaliyo hapo juushughuli imedhamiriwa na muktadha wa mfumo wa jumla ambao kifaa kinatumika. Kwa mfano, ndani ya mfumo wa shughuli za hesabu-mantiki, teknolojia ya elektroniki na microprocessor, kama matokeo ya usindikaji wa habari ya pembejeo, inaweza kuwasilisha habari mpya, ambayo, kwa upande wake, itakuwa sababu ya ishara moja au nyingine ya amri. Inafaa pia kuzingatia utendakazi wa ndani, kwa sababu ambayo vigezo vya uendeshaji vya processor yenyewe, kidhibiti, usambazaji wa umeme, viendeshaji na moduli zingine zinazofanya kazi ndani ya mfumo wa kudhibiti zinadhibitiwa.
Watengenezaji wa kifaa
Asili ya uundaji wa vifaa vya kusindika mikrosi ni wahandisi wa Intel ambao walitoa safu nzima ya vidhibiti vidogo-8 kulingana na mfumo wa MCS-51, ambavyo bado vinatumika katika baadhi ya maeneo leo. Pia, watengenezaji wengine wengi walitumia familia ya x51 kwa miradi yao wenyewe kama sehemu ya maendeleo ya vizazi vipya vya teknolojia ya umeme na microprocessor, kati ya viwakilishi hivyo ni maendeleo ya ndani kama vile kompyuta ya chipu-moja K1816BE51.
Baada ya kuingiza sehemu ya vichakataji changamano zaidi, Intel ilitoa nafasi kwa vidhibiti vidogo kwa makampuni mengine, ikiwa ni pamoja na Kifaa cha Analogi na Atmel. Zilog, Microchip, NEC na zingine hutoa mwonekano mpya kimsingi wa usanifu wa microprocessor. Leo, katika muktadha wa maendeleo ya teknolojia ya microprocessor, mistari ya x51, AVR na PIC inaweza kuchukuliwa kuwa yenye mafanikio zaidi. Ikiwa tunazungumzia kuhusu mwenendo wa maendeleo, basi siku hizi ni za kwanzamahali hubadilishwa na mahitaji ya kupanua wigo wa kazi za udhibiti wa ndani, kuunganishwa na matumizi ya chini ya nguvu. Kwa maneno mengine, vidhibiti vidogo vinazidi kuwa vidogo na nadhifu katika suala la urekebishaji, lakini wakati huo huo kuongeza uwezo wao wa nishati.
Matengenezo ya vifaa vinavyotegemea microprocessor
Kwa mujibu wa kanuni, mifumo ya wasindikaji mikrosi huhudumiwa na timu za wafanyakazi wakiongozwa na fundi umeme. Kazi kuu za matengenezo katika eneo hili ni pamoja na zifuatazo:
- Kurekebisha hitilafu katika mchakato wa utendakazi wa mfumo na uchanganuzi wao ili kubaini sababu za ukiukaji.
- Zuia hitilafu za kifaa na vipengele kupitia urekebishaji ulioratibiwa.
- Rekebisha hitilafu za kifaa kwa kurekebisha sehemu zilizoharibika au kuzibadilisha na sehemu zinazoweza kutumika sawa.
- Utoaji wa ukarabati wa vipengee vya mfumo kwa wakati unaofaa.
Matengenezo ya moja kwa moja ya teknolojia ya microprocessor yanaweza kuwa magumu au madogo. Katika kesi ya kwanza, orodha ya shughuli za kiufundi imejumuishwa, bila kujali ukali wao wa kazi na kiwango cha utata. Kwa mbinu ndogo, msisitizo ni juu ya ubinafsi wa kila operesheni, yaani, vitendo vya ukarabati au matengenezo ya mtu binafsi hufanyika kwa muundo uliotengwa kutoka kwa mtazamo wa shirika kwa mujibu wa ramani ya teknolojia. Hasara za njia hii zinahusishwa na gharama kubwa za mtiririko wa kazi, ambazo haziwezi kuwa na haki ya kiuchumi ndani ya mfumo wa kiasi kikubwa. Kwa upande mwingine, huduma ndogoinaboresha ubora wa usaidizi wa kiufundi wa kifaa, kupunguza hatari ya kushindwa kwake zaidi pamoja na vipengele mahususi.
Matumizi ya teknolojia ya microprocessor
Kabla ya kuenea kwa vichakataji vidogo katika maeneo mbalimbali ya viwanda, uchumi wa ndani na kitaifa, kuna vikwazo vichache na vichache. Hii ni kwa sababu ya uboreshaji wa vifaa hivi, kupunguzwa kwao kwa gharama na hitaji linalokua la vitu vya kiotomatiki. Baadhi ya matumizi ya kawaida ya vifaa hivi ni pamoja na:
- Sekta. Vichakataji vidogo hutumiwa katika usimamizi wa kazi, uratibu wa mashine, mifumo ya udhibiti na ukusanyaji wa utendaji wa uzalishaji.
- Biashara. Katika eneo hili, utendakazi wa teknolojia ya microprocessor hauhusiani tu na utendakazi wa hesabu, bali pia na udumishaji wa miundo ya vifaa katika usimamizi wa bidhaa, hifadhi, na mtiririko wa taarifa.
- Mifumo ya usalama. Elektroniki katika usalama wa kisasa na mifumo ya kengele huweka mahitaji ya juu ya uwekaji kiotomatiki na udhibiti wa akili, ambayo huturuhusu kutoa vichakataji vidogo vya vizazi vipya.
- Mawasiliano. Bila shaka, teknolojia za mawasiliano haziwezi kufanya bila vidhibiti vinavyoweza kuratibiwa vinavyohudumia vizidishi, vituo vya mbali na saketi za kubadili.
Maneno machache kwa kumalizia
Hadhira pana ya watumiaji haiwezi kufikiria kikamilifu hata ya leouwezo wa teknolojia ya microprocessor, lakini wazalishaji hawasimama na tayari wanazingatia maelekezo ya kuahidi kwa ajili ya maendeleo ya bidhaa hizi. Kwa mfano, utawala wa sekta ya kompyuta bado unasimamiwa vizuri, kulingana na ambayo kila baada ya miaka miwili idadi ya transistors katika nyaya za processor itapungua. Lakini microprocessors za kisasa zinaweza kujivunia sio tu uboreshaji wa muundo. Wataalamu pia wanatabiri ubunifu mwingi katika suala la upangaji wa saketi mpya, ambayo itarahisisha mbinu ya kiteknolojia ya ukuzaji wa vichakataji na kupunguza gharama zao za msingi.
