Viele Leute nehmen Computer für selbstverständlich. Und warum nicht? Computer kamen so schnell und mit so einem Fortschritt voran exponentielles Wachstum in ihrer Eigenschaft sind sie für die meisten Menschen im Grunde genommen Wunder.
Und doch, weil sie so einfach zu bedienen und für unsere Gesellschaft so grundlegend geworden sind, sind sie selbst für die technologisch Analphabeten unter uns ein gemeinsames Element des täglichen Lebens.
Nehmen wir uns heute einen Moment Zeit, um mehr über eine der Technologien zu erfahren, die das gesamte moderne Computing unterstützen.
Mikrocontroller sind eines der grundlegendsten Teile eines Computers; sie sind tatsächlich viel interessanter als Sie vielleicht denken und sie sind auch viel mehr nützlich .
Was ist ein Mikrocontroller?
Im Grunde genommen ist ein Mikrocontroller ein Computer. Das ist offen gesagt schon verwirrend. Aber denken Sie so, alle Computer, von riesigen Mainframes bis hin zu Smartphones, haben einige Gemeinsamkeiten :
-sie enthalten eine CPU Zentraleinheit, die Programme ausführt,
-sie haben ein Repository, aus dem diese Programme geladen werden können,
- Sie haben RAM Direktzugriffsspeicher, in dem temporäre Informationen gespeichert werden können.
-sie haben irgendeine Form von Eingabe- und Ausgabegeräten.
Der Laptop oder das Smartphone, mit dem Sie diesen Artikel am wahrscheinlichsten lesen, ist ein "Allzweckcomputer". Dies ist eine grundlegende Art zu sagen, dass er Tausende von Programmen ausführen kann.
Mikrocontroller hingegen sind das, was Sie als "Spezialcomputer" bezeichnen würden. Anstatt Hunderte verschiedener Dinge zu tun, sollen Mikrocontroller nur eines tun und es sehr gut.
Wie Sie von dieser Einfachheit erwarten können, werden Mikrocontroller in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt, darunter zu Hause und im Unternehmen, in der Gebäudeautomation, in der Fertigung, in der Robotik, in der Automobilindustrie, in der Beleuchtung, in der Industrieautomation und sogar in der Kommunikationstechnologie.
Der einfachste dieser Mikrocontroller erleichtert den Betrieb von elektromechanischen Systemen, die in alltäglichen Gebrauchsgegenständen wie Öfen, Mobilgeräten und Videospielen zu finden sind, sowie von kommerziellen Maschinen, mit denen wir täglich interagieren, wie intelligenten Zählern, Geldautomaten und Sicherheitssystemen.
Anspruchsvollere Mikrocontroller können jedoch wichtige Funktionen in Flugzeugen, Frachtschiffen, Fahrzeugen, medizinischen und lebenserhaltenden Systemen, Robotern und sogar in der internationalen Raumstation ausführen.
Das ist alles auf den Punkt gebracht, aber die größere Wahrheit ist, dass es eine Reihe anderer allgemeiner Merkmale gibt, die Mikrocontroller definieren. Wenn ein Computer mit den meisten dieser Merkmale übereinstimmt, können Sie ihn sicher als "Mikrocontroller" bezeichnen.
Dazu gehören: In andere Produkte eingebettet sein, um eine bestimmte Funktion der größeren Maschine zu steuern, einer einzelnen Aufgabe gewidmet sein, ein festes Eingabegerät haben, das sich nie ändert, und natürlich Mikro.
In der Regel sind Mikrocontroller klein, weil sie häufig zusammen verwendet werden und niemand einen größeren Computer herumschleppen möchte, wenn er einen kleineren haben könnte.
In den meisten Fällen ist dies alles, was Sie wirklich über die Funktionsweise eines Mikrocontrollers wissen müssen, da die gesamte Branche dazu tendiert, eine Vielzahl von Treibern auf niedriger Ebene zu entwickeln, bei denen das Fachwissen in der Entwicklung einer Anwendung über diese Treiber liegt.
Wenn Sie jedoch vorhaben, in ein computerbezogenes Gebiet einzusteigen, entspricht das Erlernen der Vor- und Nachteile von Mikrocontrollern einem Arzt mit Grundkenntnissen in Anatomie.
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Okay, sieh mal, die Wahrheit ist, dass die meisten von uns das alles wahrscheinlich nicht wirklich wissen müssen.
Es ist 30 Jahre her, seit irgendjemand erwartet hat, dass selbst ein erfahrener Programmierer etwas über Anweisungs-Opcodes weiß, und relativ wenige Jobs erfordern mehr als das Nötigste an Wissen darüber, wie eine Quelldatei in Assemblersprache strukturiert wird.
Aber dennoch sollten Sie über all dies Bescheid wissen, da es mit der Zeit immer wichtiger werden wird.
Mit fortschreitender Technologie werden wir schnell an die theoretische Grenze der Effizienz unserer Computer stoßen. Bald wird es einfach nicht mehr möglich sein, die grundlegenden Komponenten eines Computerchips herzustellen. kleiner .
Wenn dies geschieht, bis sich die Computertechnologie grundlegend verändert hat, können kreative und innovative Kombinationen von Mikrocontrollern am besten neue und bessere Computer herstellen.
Wenn wir uns als Gesellschaft weiterentwickeln wollen, müssen wir uns um die kleinen Wundermaschinen kümmern, denn je mehr Menschen wissen, wie ein Computer tatsächlich funktioniert, desto mehr Menschen müssen herausfinden, wie sie besser werden können.
Der Weg der Zukunft…
Die Zukunft hält viele mögliche Fortschritte für diese Technologie. Schauen wir uns nur zwei davon an.
Maßgeschneiderte Prozessoren : Die meisten Mikrocontroller und die dazugehörigen Prozessoren sind heutzutage als "Allzweck" konzipiert und unterstützen eine breite Palette von Anwendungen.
Dies liegt daran, dass es oft billiger ist, einen überlasteten Prozessor zu kaufen, als einen anwendungsspezifischen zu entwerfen, selbst wenn dies für eine bestimmte Anwendung nicht erforderlich ist.
Aber jetzt beginnen wir, die Kosten dieses Überdesigns zu realisieren, nicht nur in Bezug auf Platz und Material, sondern auch in Bezug auf enorme Verschwendung beim Stromverbrauch.
Untersuchungen haben gezeigt, dass in den meisten generischen Maschinen weniger als 60% ihrer Prozessoren überhaupt verwendet werden. Dies könnte bedeuten, dass wir im weiteren Verlauf auf "maßgeschneiderte" anwendungsspezifische Maschinen drängen werden, bei denen vollständig unbenutzte Schaltkreise entfernt wurden.
Dies spielt auf eine Zukunft an, in der wir kleine, anwendungsspezifische Prozessoren mit geringem Stromverbrauch entwickeln können.
Kunststoff-Mikrocontroller : Forscher an einigen der besten Institutionen der Welt haben an einem Projekt gearbeitet, das sich auf die Entwicklung billiger Einweg-Mikrocontroller konzentriert, die mit einer Genauigkeit von nur 2 Mikron auf Kunststoff gedruckt sind.
Kunststoffchips sind zwar rechnerisch kein Fortschritt auf dem neuesten Stand der Technik, profitieren jedoch von geschätzten 90% niedrigeren IC-Kosten als Siliziumchips.
Kunststoffspäne können auch flexibel sein, dünner als ein menschliches Haar und haben keine starren Verbindungspunkte.
Dies könnte zu unglaublichen neuen Fortschritten führen, wie flexiblen Sensoren, Einweg- / Recycling-Displays, Lebensmittelverpackungen, die Ihnen mitteilen, wann die Lebensmittel schlecht geworden sind, oder sogar Tablettenfläschchen, die Sie daran erinnern, Ihre Medikamente einzunehmen.
Es gibt Dutzende anderer Fortschritte im Mikrocontroller-Wort, die kurz davor stehen, das gesamte Feld neu zu definieren.
Darüber hinaus werden diese Fortschritte bestimmt bestimmen, wie wir über die Rechenleistung für das nächste Jahrzehnt denken, oder zumindest bis jemand eine völlig neue Art des Computerbaus herausfindet.
Genau deshalb sind Mikrocontroller wichtig.