اقرأ في هذا المقال
- ما هو المتحكم الدقيق Microcontroller؟
- ما هو المعالج الدقيق – Microprocessor؟
- الفرق بين المعالج الدقيق والمتحكم الدقيق
ما هو المتحكم الدقيق Microcontroller؟
المتحكم الدقيق عبارة عن شريحة مُحسَّنة للتحكم في الأجهزة الإلكترونية، يتم تخزينها في دائرة متكاملة واحدة مخصصة لأداء مهمة معينة وتنفيذ تطبيق واحد محدد، إنّها دوائر مصممة خصيصًا للتطبيقات المضمنة وتستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية التي يتم التحكم فيها تلقائيًا، يحتوي على ذاكرة ومعالج وإدخال / إخراج قابل للبرمجة.
أنواع المتحكمات الدقيقة:
فيما يلي أنواع مهمة من المتحكمات الدقيقة:
- المتحكم الدقيق (8 bit).
- المتحكم الدقيق (16 bit).
- المتحكم الدقيق (32 bit).
- المتحكم الدقيق المضمن (Embedded).
- المتحكم الدقيق ذو ذاكرة خارجية.
تاريخ المتحكم الدقيق:
- تمّ استخدامه لأول مرة في عام (1975) (Intel 8048).
- مقدمة (EEPROM) في عام (1993).
- في نفس العام، قدم (Atmel) أول متحكم باستخدام ذاكرة فلاش.
ميزات المتحكم الدقيق:
- إعادة تعيين المعالج.
- البرنامج والذاكرة المتغيرة (RAM) (I/O pins) الإدخال / الإخراج.
- جهاز تسجيل وقت المعالج المركزي.
- توقيت دورة التعليمات.
ما هو المعالج الدقيق – Microprocessor؟
المعالج الدقيق هو وحدة تحكم في كمبيوتر صغير ملفوف داخل شريحة صغيرة، ينفذ عمليات الوحدة المنطقية الحسابية (ALU) ويتواصل مع الأجهزة الأخرى المتصلة بها، إنّها دائرة متكاملة واحدة يتم فيها دمج العديد من الوظائف.
أنواع المعالجات الدقيقة:
الأنواع الهامة من المعالجات الدقيقة هي:
- المعالجات الدقيقة ذات مجموعة التعليمات المعقدة.
- الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق.
- المعالجات الدقيقة ذات مجموعة تعليمات مختصرة.
- معالجات الإشارات الرقمية المتعددة (DSPs).
تاريخ المعالجات الدقيقة:
- اخترعت شركة (Fairchild Semiconductors) أول دائرة متكاملة (IC) في عام (1959).
- في عام (1968)، أسس “روبرت نويس” و”جوردون مور” و”أندرو جروف” شركتهم الخاصة “إنتل” (Intel).
- نمت شركة “إنتل” من (3) رجال ناشئين في عام (1968) إلى عملاق صناعي بحلول عام (1981).
- في عام (1971)، ابتكرت شركة (INTEL) الجيل الأول من المعالجات الدقيقة (4004) التي تعمل بسرعة ساعة تبلغ (108 kHz) كيلو هرتز.
- من عام (1973) إلى عام (1978)، تمّ تصنيع المعالجات الدقيقة من الجيل الثاني (8) بت مثل (Motorola 6800) و(6801) و(INTEL-8085) و(Zilog’s-Z80).
- في عام (1978)، ظهرت عملية الجيل الثالث (Intel 8008) في السوق.
- في أوائل الثمانينيات، أصدرت “إنتل” الجيل الرابع من معالجات (32) بت.
- في عام (1995)، تمّ إصدار “إنتل” في معالجات الجيل الخامس (64) بت.
ميزات المعالجات الدقيقة:
- يقدم برنامج شاشة / مصحح (monitor/debugger program) أخطاء مدمج مع إمكانية المقاطعة.
- كمية كبيرة من التعليمات كل منها تنفذ تنوعًا مختلفًا من نفس العملية.
- يقدم (I/O) الموازي (Parallel I/O).
- مؤقت دورة التعليمات.
- واجهة الذاكرة الخارجية.
الفرق بين المعالج الدقيق والمتحكم الدقيق:
| المعالج الدقيق (Microprocessor) | المتحكم الدقيق (Microcontroller) |
| المعالج الدقيق هو قلب نظام الكمبيوتر. | المتحكم الدقيق هي قلب النظام المضمن. |
| إنه مجرد معالج، لذا يجب توصيل مكونات الذاكرة والإدخال/والإخراج خارجيًا. | يحتوي المتحكم الدقيق على معالج إلى جانب ذاكرة داخلية ومكونات (I/O). |
| يجب توصيل الذاكرة والإدخال / الإخراج خارجيًا، بحيث تصبح الدائرة كبيرة. | الذاكرة و”الإدخال / الإخراج” موجودة بالفعل، والدائرة الداخلية صغيرة. |
| لا يمكنك استخدامه في الأنظمة المضغوطة. | يمكنك استخدامه في الأنظمة المدمجة. |
| تكلفة النظام بأكمله مرتفعة. | تكلفة النظام بأكمله منخفضة. |
| بسبب المكونات الخارجية، فإنّ إجمالي استهلاك الطاقة مرتفع، لذلك، فهي ليست مثالية للأجهزة التي تعمل بالطاقة المخزنة مثل البطاريات. | نظرًا لانخفاض المكونات الخارجية، يكون إجمالي استهلاك الطاقة أقل، لذلك يمكن استخدامه مع الأجهزة التي تعمل بالطاقة المخزنة مثل البطاريات. |
| لا تحتوي معظم المعالجات الدقيقة على ميزات توفير الطاقة. | توفر معظم وحدات التحكم الدقيقة وضع توفير الطاقة. |
| يستخدم بشكل رئيسي في أجهزة الكمبيوتر الشخصية. | يتم استخدامه بشكل أساسي في الغسالة ومشغلات (MP3) والأنظمة المدمجة. |
| يحتوي المعالج الدقيق على عدد أقل من المسجلات (registers)، لذا فإنّ المزيد من العمليات تعتمد على الذاكرة. | متحكم لديه المزيد من المسجلات (register) ومن ثمّ فإنّ البرامج أسهل في الكتابة. |
| تعتمد المعالجات الدقيقة على نموذج “فون نيومان” (Von Neumann). | وحدات التحكم الصغيرة تعتمد على نموذج “هارفارد” (Harvard architecture). |
| إنها وحدة معالجة مركزية على شريحة واحدة متكاملة تعتمد على السيليكون. | إنه نتيجة ثانوية لتطوير المعالجات الدقيقة مع وحدة المعالجة المركزية إلى جانب الأجهزة الطرفية الأخرى. |
| لا يحتوي على ذاكرة وصول عشوائي (RAM) وذاكرة قراءة فقط (ROM) ووحدات إدخال وإخراج وأجهزة ضبط الوقت والأجهزة الطرفية الأخرى على الشريحة. | يحتوي على وحدة معالجة مركزية مع ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط والأجهزة الطرفية الأخرى المضمنة في شريحة واحدة. |
| يستخدم ناقل خارجي لواجهة ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط والأجهزة الطرفية الأخرى. | إنّها تستخدم ناقل تحكم داخلي. |
| يمكن للأنظمة القائمة على المعالجات الدقيقة أن تعمل بسرعة عالية جدًا بسبب التكنولوجيا المستخدمة. | تعمل الأنظمة القائمة على وحدة التحكم الدقيقة حتى (200) ميجا هرتز أو أكثر اعتمادًا على البنية. |
| يتم استخدامه للتطبيقات ذات الأغراض العامة التي تسمح لك بمعالجة كميات كبيرة من البيانات. | يتم استخدامه للأنظمة الخاصة بالتطبيقات. |
| إنّه معقد ومكلف، مع وجود عدد كبير من التعليمات التي يجب معالجتها. | إنه بسيط وغير مكلف مع عدد أقل من التعليمات للمعالجة. |
الفرق بين تطبيقات المعالج الدقيق والمتحكم الدقيق:
تطبيقات المعالجات الدقيقة:
- الحاسبات (Calculators).
- نظام المحاسبة.
- أجهزة الألعاب.
- وحدات التحكم الصناعية المعقدة.
- إشارة المرور.
- بيانات التحكم.
- التطبيقات العسكرية.
- أنظمة الدفاع.
تطبيقات المتحكمات الدقيقة:
- الهواتف المحمولة.
- السيارات.
- مشغلات (CD/DVD).
- غسالة الملابس.
- الكاميرات.
- أجهزة الإنذار الأمنية.
- تحكم لوحة المفاتيح.
- فرن المايكرويف.
- الساعات.
- مشغلات (MP3).
