Краткая история развития микропроцессорных систем

1970 – Intel 4004 - первый 4-битный МП;

1972 – Intel 8008 - 8-ми битный;

1973 – Intel 8080 K580 (СССР) - аналог I8080;

Intel 8085 - помимо CPU были таймеры, контроллер прерываний и пр.;

1976 – Intel 8048 - первый контроллер;

1978 – Intel 8051 - MCS 51 (Micro Computer System)

Середина 90-х – семейства: Intel 151 и Intel 251 – 8 битные, но адресуемая память: 2²⁰ и 2²⁴.

1976 – I8086/I8088 (PCXT - IBM), К1816 (СССР) –аналог I8086.

EC1840 – CCCP – PCXT

1995 – (embedded) – разработаны однокристальные МК архитектуры Х86: 16- и 32-битные.

Основные требования к контроллерам

1. Низкая стоимость;

2. Высокая надежность;

3. Высокая степень миниатюризации;

4. Малое энергопотребление;

5. Работоспособность в различных температурных диапазонах в зависимости от применения:

   1. Коммерческие: 0 … + 70⁰С;

   2. Расширенные: -40 … +85⁰С;

   3. Военные: -55 … +155⁰С;

6. Достаточная производительность для выполнения наборов функций

Архитектурные признаки контроллеров

1. Гарвардская архитектура (раздельная память для хранения данных (RAM) – энергозависимая и программ (ПЗУ) – энергонезависимая, сейчас популярна flash;

2. Интеграция в одном кристалле всех модулей, необходимых для управляющей ЭВМ;

По разрядности контроллеры бывают:

• Четырехразрядные- самые простые и дешевые;

• Восьмиразрядные –наиболее многочисленное семейство( оптимальное соотношение цены и возможностей) MCS51

• Шестнадцатиразрядные iMCS96 , i80186(88) и другие, более производительные и дорогие.

• 32-разрядные – это обычно модификации универсальных МП, например i386, 486 и другие

МК имеют очень широкое применение в различных АСУТП по следующим причинам:

• Основная область применения 8-разрядных МК – устройства интеллектуального управления промышленной автоматики и бытовой аппаратуры. В данных применениях не требуется высокоразрядной арифметической обработки, большой процент логических преобразований, не требуется высокого быстродействия в жестких условиях реального времени. Таким образом, 8-битовые МК имеют свою нишу и в настоящее время широко используются промышленные контроллеры, называемые ПЛК.

• Много новых применений, где МП ранее не использовалась, но МК не так заметны широкому кругу потребителей продукции, как ПК, так как они с ним не сталкиваются напрямую

• МК также характеризуются двумя видами архитектуры: закрытой и открытой, Закрытая архитектура характеризуется отсутствием линий магистралей данных и адреса на внешних выводах корпуса МК, т.е.внешнее наращивание памяти программ, данных и портов не предполагается.

• Режимы работы периферийных модулей контроллера настраиваются программно посредством регистров специальных функций этих модулей (таймеры, КП, АЦП, адаптеры параллельные и последовательные и др.

Режимы работы периферийных модулей современных контроллеров, их конфигурация настраиваются программно посредством загрузки кодов настройки в специальные регистры управления (SFR – special function register).

Развитие МК в рамках требуемой необходимости ведется в таких направлениях как:

• Развитие архитектуры ЦПУ МК

• Повышение тактовой частоты

• Специализация команд и периферийных модулей МК

• Повышение надежности

• Переход на более низкие уровни напряжения и новые технологии и др.