История развития и виды информационной электроники
Информационная электроника — это совокупность программного обеспечения и аппаратных средств, которые выполняют функции хранения, сбора, обработки и отображения информации , а также обеспечивают ее последующее использование для решения задач в области управления промышленными устройствами и объектами.
За короткий промежуток времени возможности и функции информационной электроники, особенно промышленной, значительно усложнились и расширились. В 1948 году появился первый транзистор. Уже через три года началось интенсивное развитие производства электронно-вычислительных машин на электронных лампах. С 1960 года электронно-вычислительные машины второго поколения делались на основе транзисторов. В 1964 на рынке появилось новое поколения вычислительных машин на интегральных и малых схемах. В четвертом поколении электронно-вычислительных машин использовались большие интегральные системы, появившиеся в 70-ых годах прошлого века.
Заметный сдвиг в производстве информационной электроники случился в 1971 году, чему способствовало создание компанией Intel микропроцессора, в котором на одном чипе при помощи интегральной технологии были размещены все основные части электронно-вычислительной машины:
- Процессор.
- Запоминающее устройство.
- Порты вывода и ввода.
Первый микропроцессор мог применяться для обработки четырехразрядных двоичных слов, а также использоваться в устройствах автоматизации. В 1980 году сверхбольшие интегральные схемы насчитывали до 3 миллионов транзисторов на одном чипе. К электронным устройствам, которые широко применялись и применяются в промышленности относятся: аналоговые устройства (фазочувствительные лампы, аналоговые стабилизаторы, реле, транзисторные схемы и т.п.), цифроаналоговые преобразователи, средства управления и регулирования (цифровые и аналоговые регуляторы, логические управляющие устройства, автоматизированные системы управления, цифровые автоматы и т.п.). средства отображения информации, промышленные микроконтроллеры (отладки, эмуляции, средства программирования и т.п.), управляющие электронно-вычислительной машины (микропроцессорные средства управления и сами микропроцессоры).
Микропроцессоры и микроконтроллеры
Микропроцессор — это прибор, который осуществляет обработку цифровой информации .
Микропроцессор состоит из устройства управления, арифметико-логического устройства. Современные микропроцессоры используют двоичную систему, где число представляется в виде суммы степеней цифры два, умноженной на соответствующую цифру:
Рисунок 1. Двоичная система. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На рисунке ниже представлена упрощенная структурная схема микропроцессорного устройства.
Рисунок 2. Структурная схема микропроцессорного устройства. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Данное устройство состоит из самого микропроцессора, устройства ввода и вывода, а также запоминающего устройства. Процессор выполняет программные действия в соответствии с алгоритмом. В запоминающем устройстве хранятся команды программы работы микропроцессора и значения констант, а также переменных величин, которые принимают участие в вычислительных процессах. Команды программы, которые воспринимаются устройством управления, предоставляют данные о том какие операции необходимо выполнить, где хранятся нужные данные, куда должен быть записан полученный результат, а также где находится следующая команда. Устройство ввода и вывода включает в себя интерфейс, представляющий собой связующее звено, которое используется для преобразования сигналов микропроцессора в сигналы, доступные для периферийных устройств и наоборот. Он обеспечивает необходимое сопряжение устройств по выходным и входным сигналам по последовательности их прохождения и форме представления. Составляющие микропроцессорного устройства связаны между собой специальными внутренними магистралями — шинами. Передача информации осуществляется шиной данных. Если процессор обращается к устройству ввода и вывода или памяти, то делает это при помощи шины адреса. Основной характеристикой микропроцессорного устройства является разрядность, то есть максимальная длина двоичного кода, который может передаваться и обрабатываться целиком.
Микроконтроллер представляет собой вычислительное устройство, используемое для выполнения функций управления техническими объектами и их логического контроля Устройство состоит из микропроцессорного ядра и встроенных устройств ввода и вывода. Данное устройство может иметь различную конструкцию, в зависимости от условий применения. Наиболее широко распространены микроконтроллеры, которые выполнены в виде интегральной микросхемы. Между собой микроконтроллеры могут различаться:
