曾經看過一篇標題名為「Arduino\NXT 有害論｣的網路文章，簡單發表一些淺見。
一般電路中運算控制核心晶片，依照硬體特性大致可分為三個族群：第一類為MCU－Microcontroller Unit(微控制器)，整合ALU(Arithmetic Logic Unit)、控制單元、記憶單元(RAM、ROM)與I/O介面，可以設計適當的軟體，對晶片進行燒錄(program)，內部的控制單元便根據燒錄在ROM裡面的程式依序執行。如傳統的8051家族(89C51、89S51等)、Arduino UNO上面的IC－ATMEGA328P、Arduino Mega上面的ATMEGA2560等就是這類的晶片。近年來MCU功能日趨強大，高階晶片內建FLASH，DMA控制器，甚至支援USB protocol(如Texas Instruments公司的MSP430F55系列MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER晶片)。
第二類為MPU－Microprocessor Unit(微處理器，亦簡寫為µPs)，一般內部具有ALU(Arithmetic Logic Unit)、控制單元、高速I/O介面，記憶單元除了快取記憶體(cache memory)，RAM、ROM及A/D、D/A延伸功能需要外部擴充。舉例而言：較早期的晶片如Zilog公司的Z80(1976問世)、Intel 公司的8088、8086(約1980年問世)皆為此類；目前MPU多用於高速運算處理系統，進行大量的資料信號分析，如個人電腦中統稱的CPU(Intel Core i3、Core i5、Core i7、Xeon系列等)。
第三類為PLD(可程式邏輯元件)系列，不論PEEL、CPLD、FPGA等，皆透過VHDL、Verilog硬體描述語言決定晶片功能；這類晶片只有數位I/O，若需要A/D、D/A功能亦需設計外部電路。使用這類晶片，需要對硬體邏輯架構有較多了解，且設計時需要考慮時脈同步、邏輯閘延遲、電路化簡與最佳化的問題。
Arduino的產生，很大一部分依賴晶片技術的進步，當功能強大的MCU日漸普及，取代過去一一獨立的控制晶片！在過去10年或更早，常見的是「單板微電腦｣，上面佈滿許多IC，舉例如下：
●8237：direct memory access (DMA) controller－直接記憶體存取控制器
●8255：Programmable Peripheral Interface (PPI) chip－可程式並列I/O介面
●8259：Programmable Interrupt Controller (PIC)－可程式中斷控制器
●8279：Keyboard/Display Controller－鍵盤/顯示控制器
詳細datasheet網路上即可下載，我們可以很清楚的看到、量測到微電腦系統運作時信號的傳遞、處理；但在整合之後，電路板上的晶片數量減少了，雖然處理方式大同小異，我們卻更難認識、學習微算機的操作－訊號全部藏在IC內部處理完成了！我們比較過去的主機板與現代的主機板(圖片來自維基百科)，也可以看出些端倪：
參考資料：
●Arduino\NXT 有害論：
●Intel chipsets：
●主機板圖片：
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Original_AT_motherboard.jpg
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/P6T_Deluxe_V2.jpg
●8088 datasheet：
●8088微電腦電路：
●Texas Instruments公司MSP430F55系列MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER晶片datasheet：
2015.6.15初稿
沒有留言:
張貼留言