CISC архитектурасы бар микросхемалар (микросхемалар). Бір микросхемалы МК архитектурасы. MCS-51 микроконтроллерлері.

Тақырып: CISC архитектурасы бар микросхемалар. Бір микросхемалы микроконтроллер архитектурасы және MCS-51 микроконтроллерлері

 

---

 

 Кіріспе

 

CISC архитектурасы (Complex Instruction Set Computing) – бұл күрделі командалар жиынтығына негізделген микросхемалар мен процессорлардың архитектурасы. CISC негізіндегі микросхемаларда командалардың кең ауқымы бар, олардың әрқайсысы күрделі операцияларды орындауға қабілетті. Бір микросхемалы микроконтроллерлер (МК) – барлық қажетті компоненттері (процессор, жады, кіріс-шығыс порттары) бір чипте орналасқан шағын құрылғылар. MCS-51 – бұл Intel компаниясы жасаған, CISC архитектурасына негізделген және бір микросхемалы микроконтроллерлердің (МК) ең танымал серияларының бірі.

 

---

 

 1. CISC архитектурасы бар микросхемалар

 

CISC архитектурасы – күрделі командалар жиынтығына негізделген процессорлық архитектура. Оның негізгі ерекшеліктері:

- Күрделі командалар: Командалардың кең ауқымы және олардың әртүрлі деңгейдегі операцияларды орындау мүмкіндігі.

- Командалар жиынтығының икемділігі: Бір команда бірнеше операцияларды қатар орындай алады (мысалы, жадтан деректерді алу және арифметикалық операцияларды орындау).

- Жадыға жиі қатынау: Көптеген командалар жадқа тікелей қатынай алады, бұл үлкен бағдарламаларды орындауға мүмкіндік береді.

- Кодтың ықшамдылығы: Бір команда бірнеше операцияны орындау арқылы кодтың көлемін қысқартуға мүмкіндік береді.

 

CISC микросхемаларының артықшылықтары:

- Күрделі есептеу операцияларын жылдам орындай алады.

- Программалауға оңай, себебі әрбір команда бірнеше қарапайым операцияларды біріктіреді.

- Кодтың көлемін қысқарту арқылы жадыны үнемдеуге мүмкіндік береді.

 

Кемшіліктері:

- Жоғары энергия тұтыну, себебі әрбір команда бірнеше операциядан тұрады.

- Командалардың декодталу және орындалу уақыты ұзағырақ болуы мүмкін.

- Архитектураның күрделілігі мен командалар жиынтығының үлкендігі процессордың жалпы өнімділігін азайтуы мүмкін.

 

CISC архитектурасына негізделген процессорлар мен микросхемаларға Intel x86 сериясындағы процессорлар жатады. Олар көбінесе әмбебап және күрделі есептерді орындауға бағытталған.

 

---

 

 2. Бір микросхемалы микроконтроллер архитектурасы

 

Бір микросхемалы микроконтроллерлер – бұл процессор, жад, кіріс-шығыс порттары және басқа да перифериялық құрылғылар бір чипте орналасқан шағын құрылғылар. Мұндай микроконтроллерлер қарапайым және шағын есептерді орындау үшін оңтайландырылған.

 

Бір микросхемалы микроконтроллер архитектурасының негізгі компоненттері:

1. Процессор (CPU): Микроконтроллердегі негізгі басқару және есептеу блогы.

2. Жад:

   - Тұрақты жады (ROM): Бағдарламалық кодты сақтау үшін қолданылады.

   - Жедел жады (RAM): Уақытша мәліметтерді сақтау үшін қолданылады.

3. Кіріс-шығыс порттары (I/O Ports): Микроконтроллердің сыртқы құрылғылармен байланысын қамтамасыз етеді.

4. Таймерлер мен есептегіштер: Уақыттық операцияларды орындауға және сигналдарды санауға арналған.

5. Сағат генераторы: Микроконтроллердің жұмыс жылдамдығын анықтайтын тактілік сигналды генерациялайды.

6. Аналогты-сандық түрлендіргіш (ADC): Аналогтық сигналдарды сандық сигналдарға түрлендіруге арналған (кейбір микроконтроллерлерде болады).

 

Бір микросхемалы микроконтроллерлердің артықшылықтары:

- Бағасы қолжетімді және энергияны аз тұтынады.

- Жоғары сенімділік және шағын өлшемдері бар.

- Перифериялық құрылғылардың кең ауқымын біріктіре отырып, тиімділікке қол жеткізеді.

 

Қолдану салалары:

- Өнеркәсіптік автоматтандыру.

- Тұрмыстық техника.

- Қарапайым датчиктер мен сенсорлар.

 

---

 

 3. MCS-51 микроконтроллерлері

 

MCS-51 – Intel компаниясы шығарған CISC архитектурасына негізделген танымал бір микросхемалы микроконтроллерлер сериясы. Ол 8051 микроконтроллері деп те аталады және көптеген қосымшаларда қолданылды. MCS-51 микроконтроллерлері қарапайым құрылғыларды басқару үшін оңтайлы және олардың командалар жиынтығы CISC архитектурасына сәйкес келеді.

 

# MCS-51 микроконтроллерінің негізгі сипаттамалары

 

1. Процессор: 8-биттік процессор, яғни бір уақытта 8 биттік мәліметтерді өңдей алады.

2. Жад:

   - ROM: Бағдарламалық кодтарды сақтау үшін тұрақты жады (мөлшері 4 Кбайтқа дейін).

   - RAM: Уақытша мәліметтерді сақтау үшін 128 байт көлеміндегі жедел жады.

3. Кіріс-шығыс порттары: 32 кіріс-шығыс сызығы (4 порт, әрқайсысы 8 биттен тұрады), бұл сыртқы құрылғылармен оңай байланысуға мүмкіндік береді.

4. Таймерлер: Екі 16-биттік таймер және есептегіштер.

5. Үзу жүйесі: 5 үзу көзін қолдайды, бұл микроконтроллерге сыртқы сигналдарға жылдам жауап беруге мүмкіндік береді.

6. Сағат жиілігі: 12 МГц-ке дейінгі тактілік жиілік.

 

# MCS-51 архитектурасының ерекшеліктері

 

- CISC командалар жиынтығы: 8051 микроконтроллері CISC архитектурасына сәйкес, яғни оның командалар жиынтығы кең ауқымды, күрделі командалардан тұрады. Бұл бағдарламалауды жеңілдетіп, кодтың көлемін азайтады.

- Сегменттелген жады: MCS-51 жады екіге бөлінген – мәліметтер жады (RAM) және бағдарламалық жады (ROM).

- Қарапайым интерфейс: Кіріс-шығыс порттары арқылы түрлі сенсорлар, индикаторлар және басқа перифериялық құрылғылармен байланысуға мүмкіндік береді.

- Үйлесімділік және модульділік: MCS-51 сериясының микроконтроллерлері басқа да жүйелермен және модульдермен үйлесімді жұмыс істей алады.

 

# MCS-51 микроконтроллерлерін қолдану

 

MCS-51 микроконтроллерлері қарапайым және қолжетімді болғандықтан, көптеген салаларда кеңінен қолданылады:

- Тұрмыстық техника: Теледидар, кір жуу машинасы, микротолқынды пештер сияқты құрылғыларда.

- Өнеркәсіптік автоматтандыру: Қарапайым басқару жүйелерінде және автоматтандыру құралдарында.

- Медициналық аспаптар: Қарапайым медициналық құрылғыларда және биомедициналық датчиктерде.

- Автомобильдік электроника: Қарапайым есептегіштер мен контроллерлер.

 

---

 

 Қорытынды

 

CISC архитектурасына негізделген микропроцессорлар мен микроконтроллерлер мәліметтерді өңдеу мүмкіндіктерін кеңейтеді және күрделі командалар жиынтығын пайдаланады. Бір микросхемалы микроконтроллерлер (мысалы, MCS-51 сериясы) қарапайым құрылғыларды басқаруда тиімділікке қол жеткізеді. MCS-51 микроконтроллерлері қарапайым интерфейсі, кең командалар жиынтығы және сыртқы құрылғылармен оңай байланысу мүмкіндігі арқасында электрондық құрылғыларда және автоматтандыру жүйелерінде кеңінен қолданылып келеді.