Johdanto Tänään Johdatus sulautettuihin järjestelmiin -kurssilla opit määrittelemään mikrojärjestelmän ja sen määrittelevät säännöt. Sommaire masquer 1 Johdanto 1.1 Mikä on sulautettu järjestelmä? 2 Mikrojärjestelmän 7 periaatetta 3 Sydämen suoritus Mikä on sulautettu järjestelmä? Tämä on peruskysymys, joka on esitettävä itsellesi päästäksesi asian ytimeen. Sulautettu järjestelmä määritellään itsenäiseksi elektroniseksi ja tietokonejärjestelmäksi, joka on erikoistunut tiettyyn tehtävään. Tämä on koko ero tietokoneeseen, jota ei ole omistettu tiettyyn tehtävään, mutta joka on melko monikäyttöinen ollakseen hyödyllinen useimmille ihmisille. Tietokone ei siis ole sulautettu järjestelmä. Sulautetut järjestelmät -kursseilla puhumme usein ”System on Chip” tai SOC, joka tarkoittaa englanniksi järjestelmä sirulla.Sulautetuissa järjestelmissä on monia englanninkielisiä termejä, mutta jokaiselle termille annetaan ranskankielinen käännös. Tällä kurssilla käytämme termiä mikrojärjestelmä puhumaan System On Chipistä. Mikrojärjestelmä koostuu prosessorista, muistista ja oheislaitteesta. Mikrojärjestelmän 7 periaatetta Tässä on 7 periaatetta mikrojärjestelmän karakterisoimiseksi:1. Sulautettu mikrojärjestelmä tarkoittaa, että se on piilotettu. Itse asiassa kaikissa jokapäiväisissä elektronisissa esineissä on sisäänrakennettu elektroniikka: leivänpaahtimet, sähkölämmittimet, mikroaaltouunit, mutta missään näistä esineistä ei kuitenkaan näe elektronista korttia ulkopuolelta.2. Hän voi tehdä vain yhden tehtävän. Esimerkiksi leivänpaahdin voi keittää vain kahvia.3. Sen on oltava tarpeellista ja riittävää. Tämä tarkoittaa, että sen elektroninen siru ei saa olla ylimitoitettu, jotta se ei lisää kustannuksia. Paras mikrojärjestelmä on sellainen, joka toimii eikä maksa paljon.4. Mikrojärjestelmän tulee kuluttaa vähän. Emme todellakaan halua elektroniikan olevan pääasiallinen energiankulutus, kuten esimerkiksi kaukosäätimessä.5. Sen on oltava hyvin pieni. Emme halua sähköisen kortin tuplaavan esimerkiksi leivänpaahtimemme kokoa.6. Sen on kestettävä vaativassa ympäristössä. Itse asiassa elektronista korttia voidaan joskus käyttää kesällä ja talvella, ja siksi sen on kestettävä erittäin korkeita tai erittäin alhaisia lämpötiloja. Lisäksi näiden mikrojärjestelmien on noudatettava niiden markkinoiden lämpötiloja, joille ne myydään: Kaupallisten markkinoiden lämpötila: [0°C; 85 °C] Teollisuuden markkinalämpötila: [-20°C; 125°C] Avaruusmarkkinoiden lämpötila: [-40°C; 150°C] 7. Lopuksi sulautetun järjestelmän on oltava itsenäinen, toisin sanoen sen on toimittava ilman käyttäjän puuttumista itse sähköiseen korttiin. Sydämen suoritus Jos teet projektia, voit varmasti valita useiden mikrojärjestelmien välillä. Joten sinun on verrattava niitä tietääksesi, mikä niistä sopii parhaiten haluamaasi. Tästä syystä annamme sinulle suorituskyvyn vertailukriteerit:Dataväylän kokoKokoja on useita: 8; 16 tai 32 bittiä. Mitä suurempi koko, sitä nopeammin tiedot voidaan välittää.Prosessorin arkkitehtuuriKuten dataväylät, prosessorit voivat olla 8-, 16- ja 32-bittisiä. 32-bittinen prosessori pystyy tekemään enemmän laskutoimituksia kuin 8-bittinen samassa ajassa.Sulautetut apuprosessoritKuten aiemmin on nähty, mikrojärjestelmä on omistettu tiettyyn tehtävään. No, se on sama kuin prosessori, se pystyy tekemään vain lisäyksiä esimerkiksi. Lopuksi voimme saada prosessorin tekemään yhteen- tai vähennyssilmukan kerto- tai jakolasilmukan emuloimiseksi. Suuremmissa kertolaskuissa prosessorilta voi kuitenkin kulua aikaa laskea. Tästä syystä lisäämme apuprosessorin, jota käytetään tiettyyn tehtävään, erityisesti kertomiseen, jos tarvitsemme sitä. Ennen kuin annamme sinulle seuraavat kriteerit, tarkastelemme tärkeää mikrojärjestelmien käsitettä: ohjetta. Tämä on se, mitä mikrojärjestelmää pyydetään tekemään. Lisäys voi esimerkiksi vastata ohjetta. Seuraavia kriteerejä varten laskemme kellon tikkujen määrän, jonka mikrojärjestelmä tarvitsee suorittaakseen pyydetyn käskyn. Käsky lasketaan yksikössä MIPS/MHz, mikä tarkoittaa suoritettujen käskyjen määrää kellon tikitystä ja megahertsejä kohden.SatoProsessorin tehokkuus on prosessorin kyky suorittaa useita laskutoimituksia lyhyemmässä ajassa kellon tikitystä varten.Tämän suorituskyvyn antavat näiden prosessorien valmistajat. Joten otamme esimerkin, jotta ymmärrät paremmin: Mikrosiru:8-bittinen0,25 MIPS/MhzSuurin taajuus: 40 MHz Täällä näemme 8-bittisen Microship-sirun taajuudella 0,25 MIPS/Mhz. Tämä tarkoittaa, että käskyn suorittamiseen tarvitaan 4 kelloa.Lisäksi ilmoitetaan maksimitaajuus. Näemme heti, mikä sen käyttö on.Suurin toimintataajuusMikrojärjestelmän maksimitaajuus on taajuus, jolla prosessori toimii maksimissaan tietyssä tehtävässä. Prosessori ei kuitenkaan aina toimi tällä arvolla, se riippuu siitä, onko pyydetty tehtävä merkittävä vai ei. Taajuuden vähentäminen antaa mikrojärjestelmän kuluttaa vähemmän virtaa.Esimerkkimme Microchip-sirun kanssa, meillä on 0,25 MIPS/MHz maksimitaajuudelle 40 MHz, mikä antaa 10 Mega käskyä sekunnissa (0,25 * 40)Ensimmäiset 5 kriteeriä, jotka näimme, koskevat laitteistoa, näemme nyt viimeisen kriteerin, joka on ohjelmistokriteeri.KääntäjäElektroniikassa mikrojärjestelmät ohjelmoidaan C-kielellä: se on kieli, jonka avulla voit helposti ohjata korttia. Mikrojärjestelmät ymmärtävät kuitenkin vain konekieltä eli kokoonpanokieltä, minkä vuoksi tarvitsemme kääntäjän. Kääntäjä muuttaa C-kielen ohjeet binäärikäskyiksi, jotka mikrojärjestelmä voi ymmärtää. Kääntäjä on laatukriteeri, itse asiassa, jos kääntäjä tuottaa 20 kokoonpanoriviä, se on tehokkaampi kuin se, joka tuottaa 30 kokoonpanoriviä. Lisäksi se vaatii vähemmän muistia ja siten alhaisemmat kustannukset. Voimme pyytää kääntäjää kääntämään koon, eli mahdollisimman vähän kokoonpanorivejä, tai nopeuden mukaan, eli ohjelman on suoritettava nopeasti. Mahdollinen kompromissi on optimoida nopeus ilman, että se vie liikaa kokoonpanolinjaa.