הבדלים בין גרסאות בדף "מיקרו-בקר"

נוספו 169 בתים ,  לפני 10 שנים
אין תקציר עריכה
מ (בוט מוסיף: ro:Microcontroller)
'''מיקרו-בקר''' הינו רכיב מתוכנת, שהוא למעשה מערכת [[מחשב]] פונקציונלית שלמה, המוכללת ב[[רכיב אלקטרוני]] בודד. כך ניתן למצוא בתוך הרכיב את כל המרכיבים המקובלים של מערכת מחשב, כמו [[מעבד|יחידת עיבוד]] ו[[זיכרון מחשב|זיכרון]]. כפי ששמו מרמז, מטרתו של המיקרו-בקר היא לבקר על תהליכים, ולצורך כך, נמצא במיקרו-בקרים גם רכיבי כניסות ויציאות (I/O), המשמשים לבקרה ול[[תקשורת]] עם העולם החיצוני.
 
מיקרו-בקרים מצויים כיום כמעט בכל מוצר המכיל אלמנט אלקטרוני/חשמלי כלשהו, כגון [[כלי תחבורה|כלי-רכב]], מכונות ביתיות ומשרדיות ו[[צעצוע]]ים. השימוש במיקרו-בקר כ[[מעגל משולב]] בודד, במקום מספר רכיבים נפרדים (מיקרו-מעבד, זכרונות ובקרי I/O), מאפשר להקטין בגודל ועלות היצור של מוצרים. מיקרו-בקרים אשר בעלי גישה לאותות מגוונים, אנלוגים ודיגיטליים נפוצים כיום, ומשלבים רכיבים אשר נשלטים על ידי מערכות שאינן דיגיטליות.
 
מיקרו-בקרים מסוימים משתמשים במילים בנות ארבעה בתים וקצב שעון של 4 [[הרץ|קילו הרץ]], על מנת שצריכת ההספק שלהם תהיה נמוכה. בדרך כלל תהיה להם היכולת לחזור לפונקציונליות תוך המתנה לאירוע כמו לחיצת כפתור או [[פסיקה]] אחרת. צריכת ההספק במהלך ההמתנה (שינה) תגיע עד ל[[וואט|ננו ואטים]], מה שהופך רבים מהם לעמידים מבחינת החלפת בטריה. מיקרו-בקרים אחרים יכולים לשמש כמעבדים של אפליקציות ספציפיות הדורשות יכולת עיבוד מסוימת כמו עיבוד אותות (DSP), והם יהיו בעל קצבי שעון וצריכת הספק גבוהים יותר.
 
==מבנה המיקרו-בקר==
במיקרו-מעבד נמצאת [[מעבד|יחידת העיבוד]] בלבד, בנוסף לזכרונות קטנים המיועדים לפעולות העיבוד בלבד: [[אוגר (מחשבים)|אוגר]]ים המכילים את ה[[נתונים]] עליו יתבצעו פעולות העיבוד הקרובות, או את תוצאות פעולות העיבוד האחרונות, ולעתים גם [[זיכרון מטמון]] שתפקידו היחיד הוא להאיץ את מהירות העיבוד.
 
לעומתו, המיקרו-בקר יכיל זיכרון נתונים המשמש לאחסון כל המידע הזמני הכולו, גם זה שאינו עובד לאחרונה או יעובד בקרוב, כמו גם את כל ה[[תוכנה]] אותה מריץ הבקר. כאמור, לצורכי בקרת תהליכים, המיקרו-בקר מכיל בנוסף גםיכיל רכיבי כניסה/יציאה. רכיבים-- אלה כולליםכמו כניסות ויציאות [[דיגיטלי|דיגיטליות]] פשוטות, (הפועלות ברמה של 0/1), אך על לרובפי יהיורוב גם סוגים מורכבים יותר של כניסות ויציאות, כמו כניסות ויציאות אנלוגיות או [[מנשק]]ים תקשורתיים טוריים ומקביליים מסוגיםבתקנים שונים,. הכולליםהכניסות מפסקיםוהיציאות (אומאפשרות כפתורים),[[סולנואיד]],לבקר [[LED]],להתחבר [[ממסר]],לרכיבים מסכידוגמת [[LCD]] קטניםמפסקים/כפתורים, רכיבי רדיו וחיישנים אנלוגים שונים. מערכות כאלו בדרך כלל אינן כוללותנורות ו[[מקלדתממסר|ממסרים]], צג, דיסקים, מדפסות או כניסות ויציאות דומות לאלו שב[[מחשב אישי]]וכיו"ב.
 
דרישות הפעולה עבור מיקרו-בקרים לרוב שונות מאלו של מעבדי מחשב, ומושת דגש רב יותר על מאפיינים כמו עלות, ניצול זיכרון וצריכת אנרגיה. היות שכך, בעוד שמעבדים מודרניים פועלים עם מלים בנות 64 סיביות ויותר, ופועלים במהירויות שעון של [[הרץ|גיגה-הרצים]], ניתן למצוא מיקרובקרים אשר עושים שימוש במילים קטנות עד כדי ארבע סיביות (בכדי להגיע לניצול יעיל של הזיכרון), או בקרים המופעלים באמצעות שעון איטי, עד כדי סדר גודל של קילו הרצים בודדים (בכדי להקטין למינימום את הצריכה האנרגטית שלהם).
===פסיקות===
מיקרו-בקרים חייבים לספק תגובה ב[[זמן אמת]] לאירועים אשר קורים במערכת המקובצת אשר עליה הם שולטים. כאשר מתרחש אירוע מסוים, מערכת פסיקות יכולה לאותת למעבד להשהות את העיבוד של הפקודה הנוכחית ולהתחיל את שגרת הפסיקות (ISR). השגרה תבצע את העיבוד הנדרש בהתבסס על מקור הפסיקה לפני שיחזור לבצע את הפקודות הרגילות. מקורות אפשריים לפסיקות הם תלויות במכשירים במערכת המקובצתף ובדרך כלל כוללים אירועים כמו גלישה של טיימר פנימי, סיום המרת אות אנלוגי לדיגיטלי, שינוי ברמה לוגית של אחת הכניסות כמו למשל כפתור שנלחץ, וכן מידע שהתקבל באחד מערוצי התקשורת. כאשר צריכת ההספק היא חשובה, כמו במכשירים מופעלי בטריה, פסיקות יכולות להעיר את המיקרו-בקר ממצב שינה דל הספק לביצוע שגרת הפסיקה.
 
===מצב שינה===
על פי רוב, הבקרים יאפשרו מצב "שינה", במהלכו הרצת התוכנה מוקפאת. הבקר ישוב לתפקוד רגיל בעקבות עירור חיצוני (כמו שינוי של כניסה, למשל בעקבות הקשה על כפתור) או פנימי (כגון פקיעת קוצב זמן). הצריכה האנרגטית במצב זה מסוגלת להגיע עד כדי [[וואט|ננו ואטים]] בודדים, כתלות בסוג הבקר והרכיבים המוכללים אשר התוכנה מותירה במצב פעיל בזמן השינה.
 
===פסיקות===
לרוב, מיקרו-בקרים חייביםנדרשים לספק תגובה ב[[זמן אמת]] לאירועים אשר קורים במערכת המקובצת אשר עליה הם שולטים., כאשרועל מתרחשכן אירועהם מסוים,יכילו לרוב מערכת פסיקות, אשר יכולה לאותת למעבד להשהות את העיבודעיבוד שלרצף הפקודההפקודות הנוכחיתהשגרתי ולהתחילולבצע את שגרת הפסיקותה[[פסיקה (מחשב)|פסיקות]] (ISR). השגרהתפקיד תבצעשגרת הפסיקות (אם קיימת) לבצע את העיבוד הנדרש, כאשר מתרחש אירוע כלשהו, בהתבסס על מקור הפסיקה, לפני שיחזורהחזרה לבצעלביצוע אתרצף הפקודות הרגילות. מקורותבמקורות אפשרייםהאפשריים לפסיקות הםניתן תלויות במכשירים במערכת המקובצתף ובדרך כלל כולליםלמנות אירועים כמו גלישה של טיימרקוצב זמן פנימי, סיום המרת אות אנלוגי לדיגיטלי, שינוי ברמה לוגית של אחת הכניסות כמו למשל כפתור שנלחץכניסה, וכן מידע שהתקבל באחד מערוצי התקשורת, ועוד. כאשר צריכתהמערכת ההספק היא חשובה, כמונדרשת במכשיריםלצריכה מופעליאנרגטית בטריהנמוכה, פסיקות יכולות להעיר את המיקרו-בקר ממצב שינה דל הספק לביצוע שגרת הפסיקה.
 
==ראו גם==
223

עריכות