Struktura

Základní pojmy a terminologie techniky mikrořadičů

Základní pojmy a terminologie techniky mikropočítačů

Na začátku studia techniky mikropočítačové techniky je třeba uvést a vysvětlit několik základních pojmů, které používáme ve spojení s mikrořadiči.

Paměť

Paměť je obvod, který dokáže uchovávat informaci v binární formě. Podle předurčení a konstrukce obvodů paměti rozlišujeme tyto typy:

  • RAM - (Random Acces Memory) do této paměti můžeme zapisovat a číst;
  • RWM - (Read Write Memory) do tohoto typu paměti můžeme průběžně data ukládat a číst;
  • ROM - (Read Only Memory)  do této paměti nelze běžně ukládat data, data do tohoto typu paměti se ukládají pomocí programomátoru.

Rozlišujeme dva významné speciální případy:

  • paměť EPROM (Erasable and Programble ROM) je mazatelná ultrafialovým zářením - programování probíhá pomocí programátoru;
  • paměť EEPROM (Electricaly Erasable PROM) je elektricky mazatelná. Tato paměť se programuje programátorem, který umožňuje před novým programováním smazat.

Bit

Bit je nejmenší informační jednotka, která je schopna rozlišit dva stavy, log. 1 a log. 0. Na základě těchto dvou kódových znaků je používaná binární soustava.

Bajt (byte)

Bajt je skupina osmi bitů, pomocí které jsme schopni zobrazit čísla v rozsahu od 0 do hodnoty 255.

Slovo (word)

Slovo je dvojice bajtů ( 16-ti bitů).

Kilobajty a megabajty

Protože bajt je poměrně malá jednotka informace, zavádí se násobné jednotky kilobajt a megabajt. Na rozdíl od běžných fyzikálních jednotek platí, že 1kB je 1024 bajtů ( pozn. 1024 = 210), podobně 1 MB obsahuje 1024 kB ). Neplatí tedy, že v jednom kilobajtu je 1000 bajtů (důvodem této odchylky spočívá v použití binární soustavy).

Adresa

Adresa číslo, které používáme k oslovení jedné buňky v paměti. Počet vzájemně odlišných adres udává kapacitu paměti. Adresa je kódována v binární soustav, takže šířku adresy udáváme v bitech. Počet adres lze určit pomocí mocninové funkce o základu dvou, kde exponentem je počet bitů šířky adresy.

Sběrnice

Sběrnice je seskupení několika vodičů stejného významu. Sběrnice podle významu dělíme zpravidla na adresové, datové a řídící.

Mikroprocesor

je poměrně složitý číslicový obvod, který pomocí nějakého programu vykonává posloupnost aritmetických a logických operací. Nedílnou součástí mikroprocesoru je obvod paměti programu. Proto mikroprocesor je univerzálním číslicovým obvodem, který změnou programu v programové paměti může vykonávat rozličné činnosti.

Jednočipový mikropočítač

samotný mikroprocesor by dokázal bez přídavných obvodů provést jen velmi málo operací. Kdyby nebyl mikroprocesor doplněn pamětí programu, nemohl by provádět posloupnost instrukcí programu. Jednočipový mikropočítač je tedy spojením mikroprocesoru, paměti a obvodů rozhraní v jediném čipu (do pouzdra integrovaného obvodu). Jednočipové mikropočítače jsou značně univerzální, s čímž je spojen větší počet vývodů.

Jednočipový mikrokontrolér (jednočipový mikrořadič)

Jednočipový mikrokontrolér představuje spojení mikroprocesoru s vnitřní pamětí a obvody rozhraní. Čip je opatřen poměrně nízkým počtem vývodů, které lze používat k přímému řízení připojných zařízení. Jednočipový mikrokontrolér je poměrně levný, je však velmi obtížně rozšířitelný.

Registr

Registr je používán jako dočasná buňka pro uložení operandu, který je součástí instrukce nebo slouží k uchovávání výsledků provedených instrukcí.

Instrukce

Instrukce je nejmenší část programu, která je zpřístupněna programátorovi. Spojením několika instrukcí do logického celku vzniká program.

Instrukční soubor

Instrukční soubor je skupina všech instrukcí, které mikroprocesor zná (tedy umí je vykonat).

Registrové pole

Registrové pole je skupina registrů o velikosti datové sběrnice. Většina těchto registrů se může stát vstupním nebo výstupním operandem mnoha instrukcí. Registrové pole lze tedy chápat jako část datové paměti, ke které mají přístup vykonávající instrukce programu.

PC (Program Counter)

PC je zkratka anglického označení pro programový čítač (čítač programu). Tento registr obsahuje adresu právě prováděné instrukce v paměti programu. PC není přístupný přímo, jeho obsah se mění automaticky při provádění instrukcí. Například po provedení instrukce, která má délku jedno slovo, se obsah PC zvýší o 1. Skok je v programu realizován tak, že se adresa skoku umístí do PC.

Zásobník (STACK)

Zásobník je speciální typ paměti, která se používá pro ukládání obsahů registrů a jejich pozdější obnovování. Zásobník je používán samostatným procesorem při volání podprgramů (složí pro uložení návratové adresy před voláním podprogramu, která je použita pro návrat zpět do hlavního programu). Zásobník se při ukládání, resp. vybírání údajů chová velmi zvláštně. Posledně zapsaný údaj je vybrán zpět jako první. Odborně se mluví o paměti Lifo Last in-First out.

ALU (Arithmetical-Logical Unit)

ALU je zkratkou anglického označení pro aritmeticko-logickou jednotku. Aritmeticko logická jednotka je část obvodů procesoru předurčená pro provádění početních a logických operací.

ALU provádí aritmetické (součet a rozdíl, příp. též součin a podíl), logické (součin, součet, negaci) a posunové operace. Pracuje s jedním nebo se dvěma operandy, z nichž jeden musí být připraven ve zvláštním registru (střadači nebo pracovním registru). Druhý operand se získá z registru nebo paměťového místa. Po dobu operace je uchováván v dočasném registru. Příznaky (příznakové bity) jsou obsaženy ve zvláštním registru (registr příznaků F, registr stavového slova PSW apod.). Počet příznaků a jejich uspořádání v registru je různé podle typu mikropočítače.

SREG (Status REGister)

SREG je zkratka anglického označení pro stavový registr (registr příznaků). Stavový registr obsahuje několik příznaků (vlajek), které nás informují o úspěšnosti provedení instrukce.

SP (Stack Pointer)

SP je zkratka anglického označení pro ukazatel vrcholu zásobníku. Údaje v zásobníku nejsou přesouvány (protože by to bylo značně časově náročné), ale mění se poloha ukazovátka aktuálního místa zásobníku.

Zdroje

  • HRBÁČEK, Jiří. Komunikace mikrokontroléru s okolím. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 1999, 159 s. ISBN 80-86056-42-21.
  • MATOUŠEK, David. Práce s mikrokontroléry ATMEL AVR ATmega16. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2006, 319 s. μC. ISBN 80-730-0174-8.
  • VÁŇA, Vladimír. Mikrokontroléry ATMEL AVR: programování v jazyce C : popis a práce ve vývojovém prostředí CodeVisionAVR C. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2003, 215 s. ISBN 80-730-0102-0.

Zapamatuj si

  • 1kB je 1024 bajtů, hodnota  1024  se vypočítá jako  210 .
Logolink