Sistemi integrati - Processori

Il processore è il cuore di un sistema embedded. È l'unità di base che prende input e produce un output dopo l'elaborazione dei dati. Per un progettista di sistemi embedded, è necessario avere la conoscenza sia dei microprocessori che dei microcontrollori.

Processori in un sistema

Un processore ha due unità essenziali:

• Unità di controllo del flusso di programma (CU)
• Unità di esecuzione (UE)

La CU include un'unità di recupero per il recupero delle istruzioni dalla memoria. L'UE dispone di circuiti che implementano le istruzioni relative all'operazione di trasferimento dei dati e alla conversione dei dati da un modulo all'altro.

L'UE include l'unità aritmetica e logica (ALU) e anche i circuiti che eseguono le istruzioni per un'attività di controllo del programma come l'interruzione o il passaggio a un'altra serie di istruzioni.

Un processore esegue i cicli di recupero ed esegue le istruzioni nella stessa sequenza in cui vengono recuperate dalla memoria.

Tipi di processori

I processori possono essere delle seguenti categorie:

• Processore per uso generico (GPP)

  • Microprocessor
  • Microcontroller
  • Processore integrato
  • Processore di segnale digitale
  • Processore multimediale

• Processore di sistema specifico dell'applicazione (ASSP)

• Processori di istruzioni per applicazioni specifiche (ASIP)

• Core (i) GPP o core ASIP su un circuito ASIC (Application Specific Integrated Circuit) o ​​su un circuito VLSI (Very Large Scale Integration).

Microprocessore

Un microprocessore è un singolo chip VLSI con una CPU. Inoltre, può anche avere altre unità come allenatori, unità aritmetiche di elaborazione in virgola mobile e unità di pipeline che aiutano nell'elaborazione più rapida delle istruzioni.

Il ciclo fetch-and-execute dei microprocessori della generazione precedente era guidato da una frequenza di clock dell'ordine di ~ 1 MHz. I processori ora funzionano a una frequenza di clock di 2 GHz

Microcontrollore

Un microcontrollore è un'unità VLSI a chip singolo (chiamata anche microcomputer) che, pur avendo capacità di calcolo limitate, possiede una capacità di input / output potenziata e un numero di unità funzionali su chip.

processore	RAM	rom
Porta I / O	Timer	Porta COM seriale

I microcontrollori sono particolarmente utilizzati nei sistemi embedded per applicazioni di controllo in tempo reale con memoria di programma e dispositivi su chip.

Microprocessore vs microcontrollore

Diamo ora uno sguardo alle differenze più notevoli tra un microprocessore e un microcontrollore.

Microprocessore	Microcontrollore
I microprocessori sono multitasking in natura. Può eseguire più attività contemporaneamente. Ad esempio, sul computer possiamo riprodurre musica mentre scriviamo testo nell'editor di testo.	Orientato a un singolo compito. Ad esempio, una lavatrice è progettata solo per lavare i vestiti.
RAM, ROM, porte I / O e timer possono essere aggiunti esternamente e possono variare in numero.	RAM, ROM, porte I / O e timer non possono essere aggiunti esternamente. Questi componenti devono essere incorporati insieme su un chip e sono fissati in numeri.
I progettisti possono decidere il numero di porte di memoria o I / O necessarie.	Il numero fisso per la memoria o l'I / O rende un microcontrollore ideale per un'attività limitata ma specifica.
Il supporto esterno della memoria esterna e delle porte I / O rende un sistema basato su microprocessore più pesante e costoso.	I microcontrollori sono leggeri ed economici di un microprocessore.
I dispositivi esterni richiedono più spazio e il loro consumo energetico è maggiore.	Un sistema basato su microcontrollore consuma meno energia e occupa meno spazio.