MİKROİŞLEMCİLER
Merhaba arkadaşlar ;
Bugün Mikroişlemcilerden bahsedeceğiz.Mikrodenetleyicilere başlamadan önce Mikroişlemci Nedir,Ne gibi özelliklere sahiptir bunlara göz atacağız.
MİKROİŞLEMCİ NEDİR?
Mikroişlemci, ana işlem biriminin (CPU) fonksiyonlarını tek bir yarı iletken tümleşik devrede (IC) birleştiren programlanabilir bir sayısal elektronik bileşendir. Günümüzde kullanılan bilgisayarların özelliklerinden bahsedilirken duyduğunuz 80386, 80486, Pentium-ll, Pentium-lll birer mikroişlemcidir (Microprocessor). Mikroişlemciler bilgisayar programlarının yapmak istediği tüm işlemleri yerine getirdiği için, çoğu zaman merkezi işlem ünitesi (CPU- Central Processing Unit) olarak da adlandırılır.
Mikroişlemci, ana işlem birimindeki(CPU) kelime boyutunun (word size) 32 bit ten 4 bit e düşürülmesiyle doğmuştur. Böylece, ana işlem biriminin mantıksal devrelerinin transistörleri tek bir parçaya sığdırılabilmiştir. Bu da pratiklik açısından çok önemlidir. PC adını verdiğimiz kişisel bilgisayarlarda kullanıldığı gibi, bilgisayarla kontrol edilen sanayi tezgahlarında ve ev aygıtlarında da kullanılabilmektedir.
Mikroişlemcili sistemlerin uygulama alanları
Günlük yaşamda kullanılan mikroişlemcili sistemler
-Otomobillerde ve diğer araçlarda algılama ,denetim ve göstergelerde
-Elektrik motoru içeren sistemlerde motor hızı ,açı gibi ölçümlerde
-Buzdolabı,çamaşır makinesi,bulaşık makinesi gibi beyaz eşyalarda farklı parametrelein denetlenmesi ve
-Kamera ,klavye ,fare ,oyun denetleyicileri,monitör gibi bilgisayar dış birimlerinde
-Cep telefonu içinde görüntü, ses giriş birimlerinde
-Elektronik saatlerde
-Elekronik ajanda,cep bilgisayarlarında
-USB algılayıcı, güncelleyici arabirimi olarak(örn.18f4550)
-Uzaktan anahtarsız kapı açılmasında
-TV ‘lerde uzaktan kumanda,ekran üzerinde ayar ve gösterge birimlerinde
-Güvenlik çevre birimlerinde(uzaktan algılama ve iletişim)
Elektronik sistemlerde kullanılan Mikroişlemcili sistem uygulamaları
-Sayici,zamanlayıcı denetim ve ölçümünde
-Paralel veri giriş/çıkış birimlerinde
-Algılayıcıların çıkış işaretinin dönüşümünde
-Sıcaklık denetim ve ölçümünde
-On/Off denetleyici uygulamalarında
-Sabit internet uygulamalarında
-Denetleyici bölgesi ağı(CAN)
-Bölgesel iç bağlantı ağı(LIN)
-Seri giriş/çıkış birimlerinde
-Endüstriyel kontrol ve ölçme birimlerinde giriş,çıkış veya gösterge olarak
-Akım ,direnç ,gerilim ölçme aletlerinde
-İnternet arabirim denetleyicisine bağlantıda
-Genel amaçlı yol(USB)
-Darbe genişliği modülasyonunda(PWM)
-Telli ve telsiz çalışmalar,radyo frekanslarında(RKE)
Bir mikroişlemci işlevini yerine getirebilmesi için aşağıdaki yardımcı elemanlara ihtiyaç duyar. Bunlar:
1. Input (Giriş) ünitesi.
2. Output (Çıkış) ünitesi.
3. Memory (Bellek) ünitesi.
Bu üniteler CPU chip'inin dışında, bilgisayarın ana kartı üzerinde bir yerde farklı chip'lerden veya elektronik elemanlardan oluşur. Aralarındaki iletişimi ise veri yolu (Data bus), adres yolu (Address bus) denilen iletim hatları yapar.
Bir mikroişlemcinin temel bileşenleri şunlardır.
1-CPU
2-Bellek
3-I/O aygıtları
4-Bus’lar
Kısa gösterimi CPU (Central Proccessing Unit) olan, merkezi işlem ünitesi, mikro işlemcinin kendisidir. Bellek ve giriş/çıkış üniteleri, buss adı verilen elektronik hatlar ile CPU’ya bağlanmaktadır. CPU tüm çevre aygıtları (mönitör, disk, klavye, printer gibi) ile iletişim kurarak bunlar arasındaki bilgi alış verişinin gerçekleşmesini sağlar.
Mikroişlemcileri Birbirinden Ayıran Özellikler
Kelime Uzunluğu
Mikroişlemcinin her saat darbesinde işlem yapabileceği bit sayısına kelime uzunluğu
denir. İşlemciler bu süre zarfında komutları yorumlar veya bellekteki veriler üzerinde işlem yapar. İşlenen veriler işlemcinin özelliğine göre 4-bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit ve 64-bit uzunluğunda olabilir. Kelime uzunluğu veri yolu uzunluğuna eşittir. İşlemci, her saat darbesinde işleyebildiği kelime uzunlu ile tanımlanır.
Komut İşleme Hızı
Mikroişlemcilerin çalışması için saat sinyallerine ihtiyaç vardır. İşlemci (CPU) her saat sinyalinde bir sonraki işlem basamağına geçer. İşlemcinin hızını incelerken saat frekansına ve komut çevrim sürelerine bakmak gerekir. Saat frekansı mikroişlemciye dışardan uygulanan ya da işlemcinin içinde bulunan osilatörün frekansıdır. Komut çevrim süresi ise herhangi bir komutun görevini tamamlayabilmesi için geçen süredir.
Bir mikroişlemcinin hızını artıran temel unsurlar şöyle sıralanabilir:
-CPU tasarım teknolojisi
-Kelime uzunluğu
-islemci komut kümesi çeşidi
-Zamanlama ve kontrol düzeni
-Kesme altyordamlarının çeşitleri
-Bilgisayar belleğine ve giriş/çıkış aygıtlarına erişim hızı
Adresleme Kapasitesi
Bir işlemcinin adresleme kapasitesi, adresleyebileceği veya doğrudan erişebileceği
bellek alanının büyüklüğüdür. Bu büyüklük işlemcinin adres hattı sayısına bağlıdır. Bu hattın sayısı tasarlanacak sistemde kullanılabilecek bellek miktarını da belirlemektedir.
Kaydedici Sayısı
Bir programcının assembly diliyle program yazımı sırasında en çok ihtiyaç duyduğu
geçici bellek hücreleri kaydedicilerdir. Tüm mikroişlemcilerde bu gruplara dahil edebileceğimiz değişik görevlere atanmış, farklı özellikte, sayıda kaydediciler bulunur. Bu kaydediciler 8, 16, 32 ve 64-bitlik olabilir. Kaydedicilerin sayısının programcının işinin kolaylaştırmasının yanında programın daha sade ve anlaşılır olmasını da sağlar.
Farklı Adresleme Modları
Bir komutun işlenmesi için gerekli verilerin bir bellek bölgesinden alınması veya bir bellek bölgesine konulması ya da bellek–kaydedici veya kaydedici–kaydedici arasında değiştirilmesi için farklı erişim yöntemleri kullanılır. Mikroişlemcinin işleyeceği bilgiye farklı erişim şekilleri, ‘adresleme yöntemleri’ olarak ifade edilir.
Adresleme modlarını meydana getiren bazı adresleme türleri aşağıda sıralanmıştır.
-Doğrudan adresleme
-Dolaylı adresleme
-Veri tanımlı adresleme
-Kaydedici adresleme
-Mutlak adresleme
-Göreceli adresleme
-İndisli adresleme
-Akümülatör ve imalı adresleme
İlave Edilecek Devrelerle Uyumluluk
Mikroişlemcili sisteme eklenecek devrelerin en azından işlemci hızında çalışması
gerekir. Sisteme ilave edilecek bellek entegrelerinin hızları işlemci ile aynı hızda olması tercih edilmelidir. Aynı şekilde sisteme takılan giriş çıkış birimlerinin hızları ve performansları mikroişlemci ile aynı veya çok yakın olmalıdır. Sisteme takılan birimlerin hızları mikroişlemciye göre düşükse mikroişlemcinin hızı diğer elemanlardaki yavaşlıktan dolayı düşer.
Bugün Mikroişlemcilerden bahsedeceğiz.Mikrodenetleyicilere başlamadan önce Mikroişlemci Nedir,Ne gibi özelliklere sahiptir bunlara göz atacağız.
MİKROİŞLEMCİ NEDİR?
Mikroişlemci, ana işlem biriminin (CPU) fonksiyonlarını tek bir yarı iletken tümleşik devrede (IC) birleştiren programlanabilir bir sayısal elektronik bileşendir. Günümüzde kullanılan bilgisayarların özelliklerinden bahsedilirken duyduğunuz 80386, 80486, Pentium-ll, Pentium-lll birer mikroişlemcidir (Microprocessor). Mikroişlemciler bilgisayar programlarının yapmak istediği tüm işlemleri yerine getirdiği için, çoğu zaman merkezi işlem ünitesi (CPU- Central Processing Unit) olarak da adlandırılır.
Mikroişlemci, ana işlem birimindeki(CPU) kelime boyutunun (word size) 32 bit ten 4 bit e düşürülmesiyle doğmuştur. Böylece, ana işlem biriminin mantıksal devrelerinin transistörleri tek bir parçaya sığdırılabilmiştir. Bu da pratiklik açısından çok önemlidir. PC adını verdiğimiz kişisel bilgisayarlarda kullanıldığı gibi, bilgisayarla kontrol edilen sanayi tezgahlarında ve ev aygıtlarında da kullanılabilmektedir.
Mikroişlemcili sistemlerin uygulama alanları
Günlük yaşamda kullanılan mikroişlemcili sistemler
-Otomobillerde ve diğer araçlarda algılama ,denetim ve göstergelerde
-Elektrik motoru içeren sistemlerde motor hızı ,açı gibi ölçümlerde
-Buzdolabı,çamaşır makinesi,bulaşık makinesi gibi beyaz eşyalarda farklı parametrelein denetlenmesi ve
-Kamera ,klavye ,fare ,oyun denetleyicileri,monitör gibi bilgisayar dış birimlerinde
-Cep telefonu içinde görüntü, ses giriş birimlerinde
-Elektronik saatlerde
-Elekronik ajanda,cep bilgisayarlarında
-USB algılayıcı, güncelleyici arabirimi olarak(örn.18f4550)
-Uzaktan anahtarsız kapı açılmasında
-TV ‘lerde uzaktan kumanda,ekran üzerinde ayar ve gösterge birimlerinde
-Güvenlik çevre birimlerinde(uzaktan algılama ve iletişim)
Elektronik sistemlerde kullanılan Mikroişlemcili sistem uygulamaları
-Sayici,zamanlayıcı denetim ve ölçümünde
-Paralel veri giriş/çıkış birimlerinde
-Algılayıcıların çıkış işaretinin dönüşümünde
-Sıcaklık denetim ve ölçümünde
-On/Off denetleyici uygulamalarında
-Sabit internet uygulamalarında
-Denetleyici bölgesi ağı(CAN)
-Bölgesel iç bağlantı ağı(LIN)
-Seri giriş/çıkış birimlerinde
-Endüstriyel kontrol ve ölçme birimlerinde giriş,çıkış veya gösterge olarak
-Akım ,direnç ,gerilim ölçme aletlerinde
-İnternet arabirim denetleyicisine bağlantıda
-Genel amaçlı yol(USB)
-Darbe genişliği modülasyonunda(PWM)
-Telli ve telsiz çalışmalar,radyo frekanslarında(RKE)
Bir mikroişlemci işlevini yerine getirebilmesi için aşağıdaki yardımcı elemanlara ihtiyaç duyar. Bunlar:
1. Input (Giriş) ünitesi.
2. Output (Çıkış) ünitesi.
3. Memory (Bellek) ünitesi.
Bu üniteler CPU chip'inin dışında, bilgisayarın ana kartı üzerinde bir yerde farklı chip'lerden veya elektronik elemanlardan oluşur. Aralarındaki iletişimi ise veri yolu (Data bus), adres yolu (Address bus) denilen iletim hatları yapar.
Bir mikroişlemcinin temel bileşenleri şunlardır.
1-CPU
2-Bellek
3-I/O aygıtları
4-Bus’lar
Kısa gösterimi CPU (Central Proccessing Unit) olan, merkezi işlem ünitesi, mikro işlemcinin kendisidir. Bellek ve giriş/çıkış üniteleri, buss adı verilen elektronik hatlar ile CPU’ya bağlanmaktadır. CPU tüm çevre aygıtları (mönitör, disk, klavye, printer gibi) ile iletişim kurarak bunlar arasındaki bilgi alış verişinin gerçekleşmesini sağlar.
Mikroişlemcileri Birbirinden Ayıran Özellikler
Kelime Uzunluğu
Mikroişlemcinin her saat darbesinde işlem yapabileceği bit sayısına kelime uzunluğu
denir. İşlemciler bu süre zarfında komutları yorumlar veya bellekteki veriler üzerinde işlem yapar. İşlenen veriler işlemcinin özelliğine göre 4-bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit ve 64-bit uzunluğunda olabilir. Kelime uzunluğu veri yolu uzunluğuna eşittir. İşlemci, her saat darbesinde işleyebildiği kelime uzunlu ile tanımlanır.
Komut İşleme Hızı
Mikroişlemcilerin çalışması için saat sinyallerine ihtiyaç vardır. İşlemci (CPU) her saat sinyalinde bir sonraki işlem basamağına geçer. İşlemcinin hızını incelerken saat frekansına ve komut çevrim sürelerine bakmak gerekir. Saat frekansı mikroişlemciye dışardan uygulanan ya da işlemcinin içinde bulunan osilatörün frekansıdır. Komut çevrim süresi ise herhangi bir komutun görevini tamamlayabilmesi için geçen süredir.
Bir mikroişlemcinin hızını artıran temel unsurlar şöyle sıralanabilir:
-CPU tasarım teknolojisi
-Kelime uzunluğu
-islemci komut kümesi çeşidi
-Zamanlama ve kontrol düzeni
-Kesme altyordamlarının çeşitleri
-Bilgisayar belleğine ve giriş/çıkış aygıtlarına erişim hızı
Adresleme Kapasitesi
Bir işlemcinin adresleme kapasitesi, adresleyebileceği veya doğrudan erişebileceği
bellek alanının büyüklüğüdür. Bu büyüklük işlemcinin adres hattı sayısına bağlıdır. Bu hattın sayısı tasarlanacak sistemde kullanılabilecek bellek miktarını da belirlemektedir.
Kaydedici Sayısı
Bir programcının assembly diliyle program yazımı sırasında en çok ihtiyaç duyduğu
geçici bellek hücreleri kaydedicilerdir. Tüm mikroişlemcilerde bu gruplara dahil edebileceğimiz değişik görevlere atanmış, farklı özellikte, sayıda kaydediciler bulunur. Bu kaydediciler 8, 16, 32 ve 64-bitlik olabilir. Kaydedicilerin sayısının programcının işinin kolaylaştırmasının yanında programın daha sade ve anlaşılır olmasını da sağlar.
Farklı Adresleme Modları
Bir komutun işlenmesi için gerekli verilerin bir bellek bölgesinden alınması veya bir bellek bölgesine konulması ya da bellek–kaydedici veya kaydedici–kaydedici arasında değiştirilmesi için farklı erişim yöntemleri kullanılır. Mikroişlemcinin işleyeceği bilgiye farklı erişim şekilleri, ‘adresleme yöntemleri’ olarak ifade edilir.
Adresleme modlarını meydana getiren bazı adresleme türleri aşağıda sıralanmıştır.
-Doğrudan adresleme
-Dolaylı adresleme
-Veri tanımlı adresleme
-Kaydedici adresleme
-Mutlak adresleme
-Göreceli adresleme
-İndisli adresleme
-Akümülatör ve imalı adresleme
İlave Edilecek Devrelerle Uyumluluk
Mikroişlemcili sisteme eklenecek devrelerin en azından işlemci hızında çalışması
gerekir. Sisteme ilave edilecek bellek entegrelerinin hızları işlemci ile aynı hızda olması tercih edilmelidir. Aynı şekilde sisteme takılan giriş çıkış birimlerinin hızları ve performansları mikroişlemci ile aynı veya çok yakın olmalıdır. Sisteme takılan birimlerin hızları mikroişlemciye göre düşükse mikroişlemcinin hızı diğer elemanlardaki yavaşlıktan dolayı düşer.
0 yorum:
Yorum Gönder
yorum yaz