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Elementos, evolução e exemplos de aplicação para os microprocessadores/microcontroladores.
Tipologia: Notas de aula
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Não perca as partes importantes!
PATTERSON, D. A.; HENNESSY, J. L. “Organização
Projeto
de
Computadores:
a^
interface
hardware/software”
[biblioteca]; 2 – CAP. 1:
KEN, A. “Embedded Controller Hardware Design”
[xerox];
Sala: 217.
A revolução da Informática
A indústria da tecnologia da informação é responsável por
do PIB
dos EUA (US$ 1,0857 trilhão equivalente a duas vezes o
brasileiro 493 bilhões);
-^
Desde
inúmeros
novos
projetos
de
computadores
surgiram prometendo revolucionar a indústria da computação, sendo interrompidos quando alguém construía um computadorainda melhor;
-^
Imaginem o que teria acontecido com o setor de transportes setivesse a mesma velocidade de evolução da computação? (As viagens para Salvador/BA a partir de Belo Horizonte/MG ocorreriam com tempo
5s e preço de R$ 0,50)
AULA-
Exemplo de aplicação paraa classe de computadoresembutidos:^ Máquina de lavar, telefonecelular, carro, vídeo game,^ televisão digital, controle
Comercialização de Computadores
televisão digital, controle
de aviões.
AULA-
A categoria “outros” se
refere aos processadores
específicos à aplicação
ou às arquiteturas personalizadas
Comercialização de Processadores
personalizadas No caso dos ARM 80%das vendas são para
telefones celulares;
AULA-
Arquiteturas com Microprocessador
Em contrapartida, nos sistemas com microprocessador dedicado paraCPU é necessária a especificação de barramentos para interconexão,memórias e outros dispositivos de I/O. Exemplos de aplicação para microprocessador dedicado: •^
Desktop PC;
-^
Workstations;
-^
UAV (Unmanned Aerial Vehical) – Veículo Aéreo Não Tripulado;
-^
Sistemas de suporte a vida em hospitais (respiradores artificiais);
AULA-
Microcontrolador
arquitetura integrada em um chip
Os
chips
dos
microcontroladores
são
projetados
de
forma
a
se
otimizar o espaço utilizando, visando disponibilizar o maior número
Arquiteturas com Microprocessador
de dispositivos no chip a um custo acessível.Em
geral,
os
microcontroladores
são
empregados
em
situações
específicas, implicando custo elevado para flexibilização.Exemplos de situações: •^
Controle de sistemas robóticos de baixa complexidade;
-^
Fechadura eletrônica (com acesso por meio de senha).
AULA-
concepção
da
arquitetura
para
o
microcomputador
e^
o
microcontrolador, em geral, se difere.
Arquiteturas com Microprocessador
MEMÓRIA:
10
CPU
MEMÓRIA:PROGRAMA E
DADOS
CPU
MEMÓRIA: PROGRAMA MEMÓRIA:
DADOS
Arquitetura Von Neumann
(microcomputador)
Arquitetura Harvard(microcontrolador)
AULA-
Software de aplicação
fornecem serviços;
Sistema Operacional: Programa
de
supervisão
que
gerencia
os
recursos de um computador; Compilador
Da Linguagem de Alto Nível para o Hardware :
Compilador
Um
programa
que
traduz
as
instruções
de
linguagem
de
alto
nível
para
instruções
de
linguagem
assembly
Montador: Um
programa
que
traduz
de
linguagem
assembly
para a versão binária.
AULA-
Programa emlinguagem dealto nível (C)
Programa em
Assembly
compilador
montador
Da Linguagem de Alto Nível para o Hardware
Programa binário em
linguagem de
máquina
compilador
montador
AULA-
Montador – Hardware
Montador:
Questões a serem abordadas no curso
Como a linguagem de máquina é gerada?Qual a relação entre a linguagem de máquina e o hardware?
Da Linguagem de Alto Nível para o Hardware
montador
AULA-
Elementos Básicos: Chaves Eletrônicas
A utilização dos transistores bipolares como chave eletrônica em sistemasmicrocontrolados apresenta importantes desvantagens:•^
Excessivo tempo para a transição de estados;
-^
Elevado consumo de energia (resistores + transistor);
-^
Limite para a corrente de saída imposto pelo resistor (reduzido Fan-Out);
-^
Limite para a corrente absorvida pelo terminal de saída. Transistor bipolar
AULA-
Chaves Eletrônicas: Transistor de Efeito de Campo – FET
Exemplos de aplicação
Os
transistores
desempenham
função
simular
ao
transistor
bipolar,
entretanto o FET é controlado por tensão. Isso implica a necessidade de umabaixíssima corrente para transição de estado (na ordem de nanoampére).
Esse
tipo
de
é^
mais
conhecido
como
(metal
oxide
semicondutor
uma
vez
que
o^17
semicondutor
uma
vez
que
o
material isolante é composto de dióxidode silício SiO
, comumente 2
conhecido
como Vidro.
Gate = Porta
Drain = Dreno Source = Fonte
Channel n+
AULA-
Elementos Básicos: Chaves Eletrônicas
O estado condutivo do canal FET é que permite ou não a passagem decorrente pelo mesmo. Considere a figura a seguir, que ilustra um circuitológico de inversão utilizando-se apenas FET de canal N. Quando o Gate possui a mesma tensão do terminal Source, a corrente fluipelo canal. Do contrário, se ao Gate é aplicado nível lógico 0, o canal ébloqueado para passagem de corrente. O projeto de circuitos lógicos comNMOS é semelhante àqueles desenvolvidos para os transistores BJT.
AULA-
Elementos Básicos: Chaves Eletrônicas
utilização
de
transistores
em
especial
em
sistemas
microprocessadores representou um importante avanço. Entretanto, algumasdesvantagens permaneceram:•^
Elevado consumo de energia (menor que os transistores BJT), devido aosresistores;
-^
Limite para a corrente de saída imposto pelo resistor.
Antigos
microprocessadores
utilizavam a tecnologia NMOS emsua constituição. Exemplo, a versãooriginal do microcontrolador 8051.
AULA-
