Путеводитель в мир электроники. Книга 2

Итак, мы разобрались в роли процессора как вычислительного устройства компьютера. И все хорошо, когда мы, сидя дома, в школе, в колледже, в институте, на работе, используем персональный компьютер для расчетов по математическим формулам, для подготовки текстовых документов, для поиска в Интернете, для игр в конце концов. Компьютер никуда не надо передвигать, он стоит себе на столе, жужжит своими вентиляторами, мигает светодиодами, трещит дисководами и радует глаз насыщенными красками монитора. А если компьютер понадобился, например для расшифровки кода автомобильной сигнализации, получаемого от брелка-«лентяйки», и управления замками дверей? Если объемы электронного прибора малы, а его стоимость должна быть на порядки меньше стоимости «персоналки»? Если требуются гораздо более скромные вычислительные способности, немного памяти и элементарные устройства ввода-вывода в виде нескольких цифровых выходов? Классический настольный персональный компьютер окажется здесь слишком расточительным!

К счастью, профессиональные разработчики, которым была поставлена такая задача, предложили очень интересную техническую идею. Они упростили микропроцессор, исключили из него ненужные «куски», но расположили на этом же кристалле и память небольшого объема, и простые периферийные устройства типа задатчиков интервалов времени — таймеров, цифровых линий ввода-вывода — портов, вспомогательных аналоговых устройств типа ЦАПов, АЦП, компараторов. В некоторых случаях была оставлена возможность расширения памяти, в других же такую возможность исключили. Также разработчики отказались от возможности выводить информацию на дисплей, принтер и другие сложные устройства. И компьютер превратился в однокристальный микроконтроллер — самостоятельное устройство в виде отдельной микросхемы, которое уже стало возможным применять в электронных приборах. Перестраивать микроконтроллер на решение другой задачи довольно сложно, так как в нем не предусмотрена оперативная замена программ: Но этого и не нужно — в подавляющем большинстве случаев микроконтроллер устанавливается в прибор раз и навсегда.

Микроконтроллеры — это недорогие электронные компоненты. Их рынок сейчас стремительно развивается. Многие фирмы, в том числе и несколько отечественных, предлагают тысячи разных микросхем с разнообразным внутренним устройством, быстродействием, возможностью многократной перезаписи программ или однократного программирования. Микроконтроллеры сегодня — это не предмет заоблачных радиолюбительских мечтаний, а вполне реальные возможности, доступные по финансовым и техническим соображениям практически всем. Необходимо только приобрести немного практического радиолюбительского опыта в отладке более простых цифровых схем, после чего можно учиться программированию, работать с микроконтроллерами «живьем». Надеемся, что читатели этой книги тоже заинтересуются миром вычислительной техники и попробуют свои силы в разработке радиолюбительских схем с использованием компьютерной техники. Одним из примеров использования микроконтроллеров в радиолюбительском творчестве может служить книга [7].

Интересные факты и цифры

Прошлое не мертво. Оно даже не прошлое.

Фолкнер

Компьютер уже обогнал автомобиль

К тридцатилетнему юбилею персонального компьютера на основе процессоров Intel, которое было отмечено в 2001 г., оказалось, что в мире продано больше компьютеров с процессорами фирмы, чем автомобилей, произведенных за все время существования этого популярного вида транспорта. Сегодня современный автомобиль содержит более 20 встроенных микроконтроллеров, которые при помощи датчиков следят за состоянием узлов и управляют их работой.

Чистота — залог здоровья… микропроцессоров

При производстве микропроцессоров необходимо, чтобы люди, участвующие в этом процессе, были настолько же чистыми как и помещения, в которых они работают. Это связано с тем, что микропроцессор состоит из миллионов микроскопических транзисторов. Самая малая пылинка, оказавшаяся на кристалле, подобна гигантскому монстру: она блокирует схемы микропроцессора, полностью выведет его из строя. Сверхчистые помещения, в которых изготавливаются микропроцессоры, называются «чистыми комнатами». «Чистая комната» первого класса — самая чистая и содержит не более одной пылинки на кубический дециметр.

История процессоров — история Intel

1971 — Intel 4004. Четырехразрядный, ставший первым в семействе процессоров, выпущенных на рынок этой компанией.

1972 — Intel 8008. По сравнению с предыдущим разрядность процессора возросла вдвое.

1974 — Intel 8080. Десятки тысяч компьютеров «Альтаир» на основе этого процессора разошлись за несколько месяцев, образовав небывалый спрос на персональные компьютеры.

1978 — Intel 8086, Intel 8088. Появление архитектуры IBM PC.