1.1. Általános áttekintés

Hasonló dokumentumok
ARM Cortex magú mikrovezérlők

ARM processzorok felépítése

ARM Cortex magú mikrovezérlők

Nagyteljesítményű mikrovezérlők

Scherer Balázs: Mikrovezérlők fejlődési trendjei

Az informatika fejlõdéstörténete

Scherer Balázs: Mikrovezérlık fejlıdési trendjei

Bevezető előadás Mikrórendszerek összahasonlítása.dsp bevezető

3. Az elektronikus számítógépek fejlődése napjainkig 1

Tartalomjegyzék. 1. Alapfogalmak Az A/D (analóg-digitális) átalakítás...4

ismerd meg! A PC vagyis a személyi számítógép

Mérő- és vezérlőberendezés megvalósítása ARM alapú mikrovezérlővel és Linux-szal

komplex védelem Letöltő szoftver ismertető V1.61 Azonosító: EP Budapest, február

8. hét Véges állapotú gépek

Multimédia hardver szabványok

Számítógépek felépítése, alapfogalmak

Bevitel-Kivitel. Eddig a számítógép agyáról volt szó. Szükség van eszközökre. Processzusok, memória, stb

Közlekedés gépjárművek elektronikája, diagnosztikája. Mikroprocesszoros technika. Memóriák, címek, alapáramkörök. A programozás alapjai

5.1. fejezet - Általános 32 bites mikrovezérlő/processzor alkalmazástechnikája A Freescale

Ez egy program. De ki tudja végrehajtani?

MIKROKONTROLLEREK ALKALMAZÁSA AUTOMATA REPÜLŐ SZERKEZETEKBEN 4 BEVEZETÉS

DGSZV-EP DIGITÁLIS GALVANIKUS SZAKASZVÉDELEM. Alkalmazási terület

erettsegizz.com Érettségi tételek

A PC története. Informatika alapjai-9 Személyi számítógép (PC) 1/12. (Personal computer - From Wikipedia, the free encyclopedia)

ARM Cortex magú mikrovezérlők

Fábián Zoltán Hálózatok elmélet

Mikrokontroller alapú rendszerek

Mikroprocesszorok (Microprocessors, CPU-s)

VLIW processzorok (Működési elvük, jellemzőik, előnyeik, hátrányaik, kereskedelmi rendszerek)

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. Elektronikus kalkulátorok, személyi számítógépek története

A megfelelő RTOS kiválasztásának módszere

Intelligens és összetett szenzorok

TI TMDSEVM6472 rövid bemutatása

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Elektrotechnikai-Elektronikai Intézeti Tanszék

Számítógép Architektúrák

1. AZ IRÁNYÍTÓRENDSZEREK FEJLŐDÉSE

Érzékelők és beavatkozók I.

A Texas Instruments MSP430 mikrovezérlőcsalád

A mikroszámítógép felépítése.

Járműfedélzeti rendszerek I. 2. előadás Dr. Bécsi Tamás

Mikrovezérlık története (nagyon) röviden

Őstörténet. Mechanikus automaták

Bevezetés a Symbian operációs rendszerbe

Mikroprocesszor CPU. C Central Központi. P Processing Számító. U Unit Egység

Számítógép architektúrák I. Várady Géza

I 2 C, SPI, I 2 S, USB, PWM, UART, IrDA

Mikrorendszerek tervezése

KÖZLEKEDÉSI MANAGER GAZDASÁGI MÉRNÖKI SZAK

A számítógép felépítése A processzor és csatlakoztatása

Számítógép architektúrák

Dr. Kincses Zoltán, Dr. Vörösházi Zsolt: FPGA-alapú beágyazott rendszerek tervezése

Operációs rendszerek MINB240 V2+2+0

AMD PROCESSZOROK KÉSZÍTETTE: NAGY ZOLTÁN MÁRK EHA KÓD: NAZKABF.SZE I. ÉVES PROGRAMTERVEZŐ-INFORMATIKUS,BSC

Nagyteljesítményű mikrovezérlők

TANÚSÍTVÁNY. tanúsítja, hogy a Polysys Kft. által kifejlesztett és forgalmazott

Programmable Chip. System on a Chip. Lazányi János. Tartalom. A hagyományos technológia SoC / PSoC SoPC Fejlesztés menete Mi van az FPGA-ban?

ARM Cortex M0 mag alapú beágyazott rendszer FPGA Spartan 6 alapú rendszeren

Tájékoztató. Használható segédeszköz: -

Ikermaggal bıvített kimutatások

Nagy adattömbökkel végzett FORRÓ TI BOR tudományos számítások lehetőségei. kisszámítógépes rendszerekben. Kutató Intézet

Számítógépek. 2.a) Ismertesse a kombinációs hálózatok alapelemeit és a funkcionálisan teljes rendszer

FPGA áramkörök alkalmazásainak vizsgálata

SZÁMÍTÓGÉPES ARCHITEKTÚRÁK A STRUKTURÁLT SZÁMÍTÓGÉP-FELÉPÍTÉS. Misák Sándor. 2. előadás DE TTK

Jacquard szövőgépe, vezérlési modulok használata 1805 lyukkártyás vezérlés

Közbeszerzési Értesítő száma: 2014/116. Tájékoztató az eljárás eredményéről (1-es minta)/ké/ KÉ. Hirdetmény típusa:

6.2. TMS320C64x és TMS320C67xx DSP használata

Autóipari beágyazott rendszerek

Fejezetek az Információ-Technológia Kultúrtörténetéből. A személyi számítógépek kultúrtörténete

1. Fejezet: Számítógép rendszerek

Növényházi adatgyűjtő- és vezérlőrendszer tervezése

Arduino bevezető Szenzorhálózatok és alkalmazásaik

Informatikai alapismeretek földtudományi BSC számára

0 0 1 Dekódolás. Az órajel hatására a beolvasott utasítás kód tárolódik az IC regiszterben, valamint a PC értéke növekszik.

A számítástechnika történeti áttekintése

Operációs rendszerek MINB240 V kredit KF Nagyváradi Anett 0. előadás Bevezetés

Az INTEL D-2920 analóg mikroprocesszor alkalmazása

Méréstechnika. 3. Mérőműszerek csoportosítása, Elektromechanikus műszerek általános felépítése, jellemzőik.

Új módszerek egyfázisú aszinkron motorok jelfeldolgozó kontrolleres vezérléséhez

József Attila Gimnázium és Eü. Szakközépiskola spec. mat.

A TMS320C50 és TMS320C24x assembly programozására példák

Jelfeldolgozás a közlekedésben

Rendszerfelügyelet Logikai partíciók

Laboratóriumi műszerek megvalósítása ARM alapú mikrovezérlővel és Linux-szal

Nagy Gergely április 4.

Hatékony kétmagos teljesítmény a ma és a holnap üzletemberei számára

Mikrovezérlők II. Dr. Odry, Péter

Jelfeldolgozó processzorok (DSP) Rekonfigurálható eszközök (FPGA)

Az Informatika Elméleti Alapjai

Bakos Csanád Tervezési csoportvezető Villamos Kapcsolóberendezések. Szabó László Műszaki igazgató Villamos Kapcsolóberendezések

MÉRÉS ÉS TESZTELÉS COBRA CONTROL. NATIONAL INSTRUMENTS Alliance Partner. GÖPEL ELECTRONIC és. DIGITALTEST disztribútor

HOLDPEAK 856A SZÉLSEBESSÉG MÉRŐ

Digitális technika VIMIAA01

Számítógép architektúrák. Bevezetés

CAN BUSZ ÁLTALÁNOS ISMERTETŐ

Az MSP430 energiatakarékos használata

Számítógépek felépítése, alapfogalmak

Számítástechnika és informatika 1. OSZTÁLY

A DAS1414 általános célú intelligens adatgyűjtő és vezérlő egység és alkalmazásai

Szakdolgozat. Kónya István. Debrecen 2007.

Prezentáció és csoportmunka csúcsa

Átírás:

1.1. Általános áttekintés A mesterséges intelligencia megjelenésének az alapja a számítógép első működő eszköz az ENIAC számítógép volt amit a Manhattan-terv keretében fejlesztették ki 1946-ban. A memóriakezelő felülete von Neuman struktúrájú volt. Ennek a berendezésnek a mai asztali gépekhez képest nagy volt a mérete, nagyság rendekkel többet fogyasztott a számítási kapacitása pedig sokkal kisebb volt. De a a fejlődés meghozta a magáét ma a mikrovezérlők/processzorok műveleti kapacitása akár milliárdos nagyság renddel is nagyobb lehet. Az első számítógép műveleti felülete fix huzalozással rendelkezett adott feladat elvégzésére, nem volt flexibilis ma a mikrovezérlők/processzorok program futtatása és választása flexibilis. A flexibilitást a belső RAM memória valamint a gyors Flash háttérmemória biztosítja. Az ENIAC számítógépben több ezer elektroncső végezte a számítási munkát, mivel nagy volt a hőtermelés rövid ideig tudott működni. Ma egy mikrovezérlő/processzor több millió tranzisztort integrál magába. ENIAC számítógép A tranzisztor után az integrált áramkörök megjelenése határozta meg az információs technológiafejlődést, az integrált áramkörök vezettek a harmadik generációs számítógépek kialakulásához. Az 1971-ben Intel cég piacra dobja az első mikroprocesszort 4004-es néven. Ez a processzor 4 bit széles adatokkal és 8 bit széles utasításokkal dolgozott. Következő évben piacra dobja a 8 bites 8008-as mikroprocesszort. Ez a pillanat alapjában megváltoztatja a digitális technikafejlődést a VLSI technológiával együtt.

Intel 4004 mikrovezérlő A Texas Instruments TMS 1000 jelzésű eszköze volt az első mikrovezérlő, az egyetlen tokba építve tartalmazott adatmemóriát (RAM), programmemóriát (ROM) és I/O egységet, lehetővé téve a működést külső kiegészítő áramkörök nélkül. Úgy is reklámozták, mint az első egy csipes számítógép. Ugyan abban az évben jelenik meg az Intel 8080 mikroprocesszora. Az első széles körben alkalmazott személyi számítógép az Altair 8800A, ennek a gépnek az agya 8080-as processzor volt. Nagy változást hoz a 1975-ben a Motorola processzora a 6800 jelzésű. Ennek a processzornak a különböző változatai egész sor további nagyon népszerű kis számítógép alapja volt, mint a Commodore, Apple, Atari stb). Nagy előre lépés volt, amikor ebben a családban megjelent a hardware szorzó is. További kardinális lépést az AMD, 1979-ben megjelent AMD9511 mikroprocesszor jelentette amelyik, 32 bites lebegőpontos műveletet végez. A mikroprocesszorba épített 16 bites ALU mellett hardware szorzó is volt beépítve, a DSP processzorok megjelenéséíg a legnagyobb numerikus műveleti kapacitással bírt. Az Intel 1977- ben teszi piacra a 8048 mikrovezérlőt. Az általános felhasználású kontrolerek piacán, az első ipari standardot képviselő szerkezet az ún C51 amit az Intel MCS-51 (általában jelölt 8051). Ez a kontroller harward architekturával rendelkezik, valamint magába foglal egy sor szerkezeti elemet mint a CPU, RAM, ROM, I/O, interrupt logika, timer stb egy csomagolásban http://en.wikipedia.org/wiki/intel_mcs-51. Ezt a szerkezetet ma is sok gyártó nagy számban gyártja és a legnagyobb számban eladott mikrovezérlő. Ezt a szerkezetet ma integrálják FPGA és ASICs magokba is. Későbbiekben a mikrovezérlők piacán sok gyártó egész széles spektrumban gyártott mikrovezérlőket. Lényeges változások a műveleti sebesség növekedés és az adat bit szélesség, így mind szélesseb lett a 16 és 32 bites mikrovezérlők/processzorok piaca. Magyar nyelvű részletes mikrovezérlő fejlődés történetet mutat be valamint különböző szemszögből

osztályozza ezeket az eszközöket a http://oldweb.mit.bme.hu/projects/aha/01_scherer.pdf prezentáció. A jegyzet 5.-dik fejezetében kitérünk a 32 bites mikrovezérlőkre. Egy tipikus mikroprocesszor/controller gyártó gyártmány palletája Az első DSP processzorként deklarált processzor a Texas Instruments TMS5100 processzora volt ami 1976-ban jelent meg a piacon http://en.wikipedia.org/wiki/digital_signal_processor. Egész sor változata jelent meg ezeknek a processzoroknak különböző gyártóktól de lényegi áttörés ezen a piacon, 1983-ban történt, amikor megjelentek a Texas Instruments TMS32010, valamint a Motorolla 56000 DSP processzorai. Innen a valósidejű digitális feldolgozás mind szélesebb körbe került előtérbe. Az ábrákon látható műveletek valós idejű megvalósítására lett optimalizálva a DSP processzor A digitális jelfeldolgozó processzorok architektúrája, az utasításkészlet kialakításának filozófiája alapvetően eltér az általános célú mikroprocesszorokétól. A DSP processzorokat különböző DSP algoritmusok valósidejű (real-time) megvalósítására kívánjuk felhasználni, ezért a végrehajtandó utasítássorozatnak el kell férnie egy adott időrésben. Részletesebb áttekintés található a jegyzet 6.-dik és 7.-dik fejezetében. Mind nagyobb szerep jut az ARM mikrovezérlőknek/processzoroknak a piacon. Részletes informáló leírás található az ARM eszközök fejlődésről, valamint a felhasználásukról a következő honlapon: http://en.wikipedia.org/wiki/arm_processor.

Az első ARM processzor és integrálása beágyazott környezetbe Az 1980-as években Apple Computer és VLSI Technology az Acorn-nal új ARM magok fejlesztéséhez és megalapítottak egy új céget a 90-es évek elején, az új vállalt neve Advanced RISC Machines Ltd, rövidítve ARM Ltd mint anyavállalat, ARM Holdings Azóta nagy volt fejlődés, a 2011 év végén bevezették az ARMv8-t, ahol az első alapvető változást vitték be az ARM architektúrába, létrehozva a 64 bites szerkezetet. Jelőlése 'AArch64' és teljesen új 'A64' parancs család is tartozik hozzá, de magába foglalja a 32 bites architektura jellemzőit is. Következő táblázat áttekinti az ARM szerkezeteket és családokat. Architecture Family ARMv1 ARMv2 ARMv3 ARMv4 ARMv5 ARMv6 ARMv7 ARM1 ARM2, ARM3 ARM6, ARM7 StrongARM, ARM7TDMI, ARM9TDMI ARM7EJ, ARM9E, ARM10E, XScale ARM11, ARM Cortex-M ARM Cortex-A, ARM Cortex-M, ARM Cortex-R ARMv8 Még nem érhető el a 64 bites szerkezet Az ARM architekturával rendelkező össz mag listáját meg lehet találni a következő címen: http://en.wikipedia.org/wiki/list_of_arm_microprocessor_cores. Ez a lista elég terebélyes és sok információt hordoz és nagyon széles választási lehetőséget biztosít a felhasználónak. Az ARM architektúra egy 32 bites RISC processzor architektúra, amit széleskörűen alkalmaznak számos beágyazott rendszerekben. Alacsony fogyasztásának köszönhetően az ARM processzorok dominánsak a mobil elektronikus piacon. Az ARM Holding nem gyártja a CPU áramköröket, aminek az alapja az ő fejlesztésük, hanem inkább licenszelik a processzor architektúrát az érdeklődő gyártóknak. ARM biztosít különböző

licensz lehetőségeket, amelyeket különböző áron és tartalommal forgalmaz. Minden licenszhez biztosít egy teljes hardware leírását és teljes software fejlesztési segédletet. A licensz dijjal a licensz jog átszáll a szilíciumba épített ARM CPU-ra. Valószínű az ARM magok közül a legismertebb az ARM7. Mindegyik szerkezet ebből a családból von Neumann architektúrával rendelkezik. Ez a közkedvelt processzor mobil és kis fogyasztású eszközökhöz lett tervezve, ami alkalmas 130 MIPS teljesítményre. Az ARM Cortex-M a 32 bites ARM processzorok csoportja, ami szintén az ARM holding licensz védelme alatt van. A processzor mag hozzá van igazítva mikrokontroller alkalmazáshoz. Ehhez a családhoz tartoznak: Cortex-M0, Cortex-M0+, Cortex-M1, Cortex-M3, Cortex-M4 architektúrák. ARM Cortex-M utasítás szerkezet áttekintés http://en.wikipedia.org/wiki/arm_cortex-m ARM Cortex-M Thumb Thumb-2 Hardware Multiply Hardware Divide Saturated Math DSP Floating Extensions Point ARM Architecture Cortex-M0 Most Subset 1 or 32 cycle No No No No ARMv6-M Cortex-M0+ Most Subset 1 or 32 cycle No No No No ARMv6-M Cortex-M1 Most Subset 3 or 33 cycle No No No No ARMv6-M Cortex-M3 Entire Entire 1 cycle Yes Yes No No ARMv7-M Cortex-M4 Entire Entire 1 cycle Yes Yes Yes Optional ARMv7E-M Az ARM szerkezet alkalmas nagyszámú különböző beágyazott és valósidejű operációs rendszerek fogadására. A tipikusan alkalmazott operációs rendszerek: Windows CE,.NET Micro Framework, Symbian, ChibiOS/RT, FreeRTOS, ecos, Integrity, Nucleus PLUS, MicroC/OS-II, QNX, RTEMS, CoOS, BRTOS, RTXC Quadros, ThreadX, Unison Operating System, utasker, VxWorks, MQX és OSE. A végén a fogalomzavar elkerülése véget idézném a következő oldalakat: http://www.mimi.hu/informatika/mikroprocesszor.html A mikroprocesszor a mikroszámítógép központi egysége. Az az egység, amely az adatokkal elvégzi a program utasításai által előírt műveleteket. http://wiki.ham.hu/index.php/mikrovez%c3%a9rl%c5%91 A mikrovezérlő egy olyan integrált áramkör, amely a processzorhoz hasonlóan egymás utáni utasítás végrehajtásra lett tervezve, azonban az integrált áramköri lapka magába foglalja a programmemóriát, az adatmemóriát és az intelligens perifériák közül sokfélét (RS232, SPI, I2C, CAN, LIN, A/D, D/A, PWM, USB, Ethernet). A mikrovezérlő tulajdonképp egy kis teljesítményű, olcsó egycsipes számítógép.