Una computadora es una máquina que calcula. Una micro computadora es una computadora que se ha integrado en un circuito integrado a gran escala (VLSIC).
Hay todo tipo de micro-computadoras, pero una clase importante de micro-computadora es el microcontrolador . Un microcontrolador es un microordenador que ha sido especialmente diseñado para interactuar de manera oportuna con diferentes tipos de dispositivos en el mundo exterior.
Todos los sistemas informáticos se caracterizan por los mismos elementos básicos. Esto se aplica a las computadoras grandes como su ordenador portátil, así como a los pequeños procesadores integrados como MicroStamp11. La figura 1 es un diagrama de bloques para un sistema informático genérico. Esta figura muestra que una computadora consta de una unidad central de procesamiento (CPU), un reloj , una memoria y dispositivos periféricos o de entrada / salida (E / S). Todos estos subsistemas se comunican a través de un bus de CPU .
El bus de la CPU es, esencialmente, un par de cables a los que están conectados todos los subsistemas. En general, solo un par de dispositivos pueden comunicarse entre sí a la vez, por lo que la comunicación del bus debe coordinarse para evitar colisiones de mensajes. Esta coordinación es a menudo manejada por la CPU.
La unidad central de procesamiento (CPU) ejecuta las instrucciones contenidas en la memoria. Estas instrucciones se ejecutan a una velocidad especificada por el reloj de la computadora. Instrucciones contenidas en la memoria original en un programa de computadora que se ha cargado en la memoria de la computadora.
La memoria computacional está dispuesta en bits . Un bit es una variable digital única con un valor de cero o uno. Los bits se agrupan en bytes que consta de ocho bits. Los bits también están dispuestos como palabras . El número de bits en una palabra a menudo depende de la micro computadora real, con valores comunes de 16 o 32 bits por palabra.
La CPU necesita acceder a dos tipos diferentes de memoria para ejecutar un programa. Hay dos tipos de memorias utilizadas en los microcontroladores. Estos son memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM).
En un microcontrolador, la memoria de solo lectura (ROM) se utiliza para almacenar programas y datos permanentes. Muchos microcontroladores utilizan memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM) o memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) para almacenar programas. EPROM y EEPROM son memorias no volátiles . Esto significa que, una vez escritos, los datos permanecen en la memoria incluso si se retira la alimentación del dispositivo. Por lo tanto, si carga un programa en EEPROM y luego retira la batería de su sistema informático, el programa que cargó todavía estará allí. De esta manera, la próxima vez que encienda su sistema, el programa ya estará allí, listo para comenzar a ejecutarse.
La memoria de acceso aleatorio o RAM se utiliza para almacenar temporalmente datos e instrucciones. La RAM es como un bloc de notas que almacena variables que un programa en ejecución podría generar. A diferencia de la EEPROM, la memoria de acceso aleatorio es volátil , por lo que cuando se elimina la alimentación del módulo, todo lo que se almacena en la RAM se pierde.
En general, los microcontroladores tienen una cantidad muy limitada de RAM y algo más de ROM. Como ejemplo, el módulo MicroStamp11 tiene 256 bytes de RAM y 32 kilo-bytes de EEPROM. Esta combinación de RAM y EEPROM es algo estándar para microcontroladores de 8 bits como el 68HC11.
Además de la CPU y la memoria, las computadoras tienen dispositivos periféricos o de entrada / salida (E / S). Estos dispositivos se utilizan para obtener información dentro y fuera de la computadora. Hay una variedad de dispositivos de E / S. Los dispositivos de entrada comunes son teclados, sesnores como termómetros digitales, codificadores de posición o potenciómetros. Los dispositivos de salida incluyen pantallas de video, LCD (dispositivos de cristal líquido), servomotores o simplemente un solo LED (diodo emisor de luz).
La CPU puede acceder al dispositivo periférico enviando una solicitud al dispositivo a través del bus de la CPU y luego esperando una respuesta. Sin embargo, en los microcontroladores , los dispositivos de E / S se asignan directamente a la RAM.
Esto significa que un microcontrolador puede acceder a un dispositivo de E / S simplemente leyendo o escribiendo en una ubicación de memoria en la RAM. A menudo nos referimos a esto como E / S asignada en memoria o acceso directo a memoriaDMA. La E / S asignada en memoria es una característica que distingue a los microcontroladores de los microordenadores genéricos.
Los microcontroladores tienen un amplio conjunto de subsistemas que facilitan la comunicación con módulos externos. Ciertos microcontroladores han incorporado interfaces de comunicación en serie y muchas unidades tienen convertidores analógicos a digitales internos. Como resultado, la arquitectura de computadora genérica que se muestra en la figura 1 puede especializarse para un microcontrolador. Esta arquitectura de microcontrolador especializada se muestra en la figura 2.. En esta figura, vemos que el microcontrolador tiene más periféricos que la computadora genérica. Además, vemos que los periféricos están conectados por su propio bus DMA separado a la RAM. Esta arquitectura libera a la CPU de tener que coordinar el tráfico de bus generado por los dispositivos periféricos.
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Fecha actualización el 2021-06-23. Fecha publicación el 2019-06-23. Categoría: arquitectura de la computadora Autor: Oscar olg Mapa del sitio Version movil