Existe mucha información en internet acerca de
microprocesadores y microcontroladores. Pero a veces la información es muy
extensa y no muy fácil de comprender.
El Procesador
Pues bien definamos a un microprocesador o procesador
como un elemento de hardware que se encarga como su nombre mismo lo dice
procesar datos a partir de ciertas instrucciones de entrada arrojando cierto
resultado, todo esto en base a su set de instrucciones que incorpora.
Un microprocesador por si solo sería prácticamente
inservible, para que funcione necesita estar conectado mediante
diferentes buses a otros elementos como la memoria RAM, y dispositivos de
entrada y salida (E/S) y otro tipo de memoria especial llamada EEPROM que
almacena los datos de forma permanente aun sin energía eléctrica.
La mayora de los procesadores de las PCs personales
suelen utilizar la arquitectura Von Neuman. En esta arquitectura el procesador
comparte la memoria RAM para almacenar las instrucciones del programa y los
datos.
Debemos comprender que en una PC, cuando se carga un
programa en memoria, a éste se le asigna un espacio de direcciones de la
memoria que se divide en segmentos, de los cuales típicamente tenderemos los siguientes:
código (programa), datos y pila. Es por ello que podemos hablar de la memoria
como un todo, aunque existan distintos dispositivos físicos en el sistema (HDD,
RAM, CD, FLASH).
Utilizar la arquitectura tiene ventajas y desventajas,
una de ellas es que al utilizar la misma memoria para almacenar los datos de
programa y las instrucciones, solo se utilizan tres buses (de control, de datos
y de direcciones) de estar separadas utilizaríamos otros tres buses mas, que
con respecto al diseño seria más costosa.
Como desventaja principal de esta arquitectura
encontramos que el procesador no puede acceder a los datos de programa y a las
instrucciones al mismo tiempo, sino que debe almacenar una de ellos en los
registros del procesador y volver a consultar las instrucciones para ejecutar,
esto se traduce en pérdida de tiempo ya que el procesador tendrá que acceder
dos veces a la memoria para poder ejecutar una sola instrucción.
También existe otro tipo de arquitectura llamada Harvard
que es utilizada comúnmente por supercomputadoras o Mainframes. Esta define que
la memoria de datos de programa y las instrucciones deben estar separadas. Con
esto se tienen que crear otros tres buses a la otra memoria que incorporamos.
Pero vale la pena ya que podemos procesar la información más rápido, pues se
puede acceder a la memoria de datos y a las instrucciones al mismo tiempo.
Set
de instrucciones del procesador
Define las operaciones básicas que puede realizar el
procesador, que conjugadas y organizadas forman lo que conocemos como software.
El conjunto de instrucciones vienen siendo como las letras del alfabeto, el
elemento básico del lenguaje, que organizadas adecuadamente permiten escribir
palabras, oraciones y cuanto programa se le ocurra.
Existen dos tipos de set de instrucciones: CISC y RISC
Las instrucciones CISC (Complex Instruction Set Computer,
Computadora de Conjunto de Instrucciones Complejo) se caracterizan por tener un
repertorio amplio de instrucciones, que pueden hacer cálculos muy complejos.
Pero también se complica su uso.
El tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer,
Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido) se distingue por sus pocas
instrucciones, y tamaño un tamaño fijo por instrucción además permite el
paralelismo en la ejecución.
El Microcontrolador
Fue necesario definir algunas de las características
principales de un procesador porque conociendo lo anterior definiremos al
Microcontrolador.
Un Microcontrolador en realidad no es otra cosa más que
una mini computadora embebida dentro de un solo encapsulado del tamaño de
un chip. Este cuenta con procesador, memoria RAM, Memoria ROM y periféricos de
entrada y salida.
Técnicamente un Microcontrolador lleva dentro un
Microprocesador. Este a su vez cuenta con buses de datos, control y
dirección hacia la memoria y hacia los periféricos o puertos.
La arquitectura de estos dispositivos es la Harvard
quiere decir que poseen 2 memorias una memoria RAM que almacena los datos y
otra de tipo EPROM o EEPROM que almacena el programa. Al usar esta arquitectura
tiene la ventaja de poder usar simultáneamente los dos tipos de memoria y en
lugar de ser una desventaja como lo era con una PC normal puesto que todo se
encuentra en un solo encapsulado puede implementarse fácilmente.
El set de instrucciones es del tipo RISC las cuales
ya vimos anteriormente. El lenguaje nativo de estos dispositivos es el lenguaje
ensamblador. Aunque en la actualidad hay muchas empresas que se dedican a
desarrollar compiladores que funcionan con la sintaxis de C o Basic que después
traducirán a lenguaje máquina para programar el Microcontrolador.
Existen muchos fabricantes como Intel, Motorola, Texas
Instruments, etc. Pero los más conocidos son los PICs de Microchip y los AVR de
Atmel.
Actualmente a los microcontroladores se les puede hallar
en muchísimos electrodomésticos como lavadoras, hornos de micro ondas, DVDs
etc. Por su bajo precio, fácil programación y la extensa información que
circula en internet estos se han vuelto muy utilizados en la electrónica y
ramas afines.
Bibliografía:
http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador
http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador
2 comentarios:
5 para el lab de integrados
Muy bueno el post!
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