بانک های ثبات:

8051 دارای 8 ثبات با نامهای R0-R7  میباشد دستوراتی که از این ثباتها استفاده می کنند نسبت به دستورات مشابه خود که از انواع دیگر آدرس دهی استفاده می کنند دارای تعداد بیت کمتر و سرعت بیشتری هستند بنابراین در صورتی که از داده ای به طور متناوب در برنامه استفاده می کنیم بهتر است که این داده در یکی از ثباتهای بانک ثبات قرار گیرد.

در 8051 ,  4 بانک ثبات وجود دارد که در هر لحظه از زمان می توان فقط یکی از این بانکها را فعال و از آن استفاده کرد . برای فعال کردن یک بانک ثبات از دو بیت با نامهای PSW.3, PSW.4  استفاده می کنیم این 2 بیت اجزای ثبات PSW  هستند.

ثبات PSW:

مخفف Program status word  یا کلمه وضعیت سیستم است .این ثبات در هر سیکل ماشین بسته به وضعیت و جواب برنامه تغییر می کند و برنامه نویس می تواند بر اساس این تغییرات منطق برنامه را تغییر  دهد. PSW  مشابه FLAG  های ریزپردازنده های سیستم های میکروکامپیوتری می باشد.

شکل زیر بیتهای ثبات وضعیت    (PSW) را نشان می دهد.

C  یا    CY   AC   F0   RS1   RS0   OV   ----   P

                             

شکل 1-3

بیت توازن ((P :

این بیت تنظیم توازن زوج ,   مقدار آن صفر یا یک می شود . در صورتیکه تعداد یکهای داخل آکومولاتور فرد باشد این بیت یک می شود تا مجموع یکها زوج باشد این یک روش ساده تشخیص تعداد فرد  خطا در انتقال اطلاعات می باشد.برای مثال اگر آکومولاتور عدد 00000011 را در مبنای دو در خود داشته باشد چون در این مثال تعداد 1 ها دو عدد می باشد بنابراین بیت توازن صفر می شود تا تعداد یکها ی زوج باقی بماند.این بیت اکثرا در روتین های پورت سری استفاده می شود به طوری که اطلاعات با بیت توازن ارسال می شود و در موقع دریافت اطلاعات بیت توازن تست می گردد.

بیت پرچم سرریز یا OV :

این بیت با نام OVER FLOW  یا سرریز نام دارد. اگر هنگام  جمع یا تفریق حسابی  نتیجه حاصل بزرکتر از 127 + یا کوچکتر از 127- شود سرریز اتفاق می افتد و بیت OV  برابر 1 می شود.

بیت های انتخاب بانک ثبات   :(RS0,RS1)

این دو بیت به منظور فعال کردن یکی از 4 بانک ثبات مورد استفاده قرار می گیرد.مقدار پیش فرض این 2 بیت 00 است که بانک ثبات 0 را فعال می کند.

بیت :FO

این بیت با نام پرجم صفر هم شناخت هشده است. اگر نتیجه یک عمل حسابی صفر شوداین بیت یک می شود.

بیت :AC

در هنگام انجام عملیات حسابی در صورتی که از بیت شماره 3 به شماره 4 رقن نقلی داشته باشیم در این صورت این بیت یک می شود.

بیت پرچم نقلی یا :CY

این بیت به دو منظور به کار می رود:

1- در مواقع محاسبات یعنی زمانی که عمل جمع انجام می شود اگر از بیت 7 رقم خارج شود بیت  C یک می شود.

2-  اگر در زمان تفریق از بیت 7 قرض گرفته شود در این صورت بیت C  برابر یک می شود.

ثبات A:

این ثبات Accumulator  یا انباره نامیده می شود. این ثبات همه منظوره است . بیشتر دستورات میکروکنترولر با این ثبات کار می کنند بنابراین ابتدا باید داده در این ثبات قرار بگیرد سپس عملیات انجام شود.

ثبات :B

ثبات یا آکومولاتور   B در آدرس F0H  حافظه قرار دارد و معمولا با ثبات  A  برای محاسبات ضرب و تقسیم استفاده می شود.

ثبات B  را می توان به عنوان یک ثبات عمومی برای هر کاربرد دیگری نیز لستفاده نمود. علاوه بر این بیت های ثبات B  آدرس پذیر و از آدرس F0H  تا  F7H  می باشند لذا می توان با دستورات روی بیت ,  عملیات بر روی آنها انجام داد.

ثبات  DPTR  یا اشاره گر داده:

این ثبات یک ثبات 16 بیتی است که از 2 ثبات 8 بیتی با نامهای DPL,DPH  ساخته شده است و به عنوان اشاره گر داده به کار می رود.ای ثبات برای دسترسی به حافظه کد و داده خارجی به کار می رود. به عنوان مثال دستورات زیر عدد 55H  را در حافظه داده خارجی RAM  می نویسند:

                                       MOV A,#55H

MOV DPTR,#1000H

MOV @DPTR,A

اشاره گر پشته یا  :SP

SP  یک ثبات 8بیتی می باشد که آدرس اطلاعات بالای حافظه پشته را دارا می باشد . عملیات حافظه پشته شامل قرار دادن اطلاعات در بالای حافظه پشته ( با دستور    ( PUSH یا برداشتن اطلاعات (با دستور   (POP  از بالای حافظه پشته می باشد.

هربار که اطلاعات در حافظه پشته قرار می گیرد ابتدا به محتوای SP  یک واحد اضافه می شود و سپس اطلاعات در حافظه پشته نوشته می شود ((PUSH

هربار که اطلاعاتی از حافظه پشته خوانده می شود (     ( POPابتدا اطلاعات خوانده می شود و سپس یک واحد از SP  کم می شود.

 روش های آدرس دهی:

مبحث مهمی که در برنامه نویسی به زبان اسمبلی وجود دارد شیوه های آدرس دهی است .منظور از آدرس دهی روش دستیابی میکروکنترلر به اطلاعات است . روش های آدرس دهی مبدا و مقصد داده ها را تعیین می کند و اینکه در جریان انتقال داده ها از مقصد به مبدا چه عملیات بیتی انجام می شود .

در 8051 . هشت نوع آدرس دهی وجود دارد که عبارتند از:

 1- آدرس دهی ثبات((Rejister Addresing

 2- آدرس دهی مستقیم((Direct Addresing

 3- آدرس دهی غیر مستقیم((Indirect Addresing

 4- آدرس دهی فوری ((Immediate Addresing

 5- آدرس دهی نسبی ( (Relative Addresing

 6- آدرس دهی مطلق ((Absolute Addresing

 7- آدرس دهی بلند ((Long Addresing

 8- آدرس دهی اندیس دار ((Index Addresing

1- آدرس دهی ثبات:

   در 8051 هشت ثبات با نام بانک ثبات وجود دارد که این ثبات ها به صورت تک تک با نامهای R0-R7  شناخته می شوند تعدادی از دستورالعمل های 8051 بر روی این ثباتها کار می کنند ابن دستورالعملها را دستورهای با آدرس دهی ثبات گویند.در دستورا ت آدرس دهی ثبات ,  سه بیت کم ارزشتر کد دستور  ,  آدرس ثباتهای مذکور را مشخص می کند بنابراین کد اجرا و آدرس ثبات در یک بایت دستور قرار می گیرد.

زبان اسمبلی میکروکنترولر 8051 ,  آدرس دهی ثبات را با سمبل RN  مشخص می کند که  N  بین 0 تا 7 می باشد.به عنوان مثال برای اضافه کردن محتوای ثبات   R7 به آکومولاتور دستور زیر استفاده می شود:

ADD A,R7

کد اجرای این دستور 00101111   است که 5بیت پر ارزشتر یعنی 00101  دستور جمع ADD  و سه بیت کم ارزش تر آن یعنی 111 ثبات  R7  را مشخص می نماید.

مثال2: کد اجرای دستور زیر چیست و این دستور چه عملی انجام می دهد؟

MOV A,R7

فرم کلی دستور  MOV  به صورت زیر است:

منبع ,  مقصد MOV

اصولا 15 نوع دستور  MOV  وجود دارد که در اینجا نوع MOV A,Rn  را بررسی می کنیم. کد باینری این دستور به صورت 11101rrr  است که سه بیت کم ارزش تر ,  آدرس ثبات منبع را مشخص می کند . با قرار دادن آدرس  R7  یعنی 111 در کد باینری به جای rrr  خواهیم داشت 11101111 که کد EFH  برای دستور مذکور حاصل می شود.دستور مذکور محتوای ثبات R7  را به آکومولاتور منتقل می کند.

آدرس دهی مستقیم:

همانطور که می دانیم هر بیت (8 بیت) از حافظه میکرو به وسیله عددی منحصر به فرد که شماره ردیف آن بیت است مشخص می شود ,  این عدد منحصر به فرد آدرس نام دارد. از این جهت می گوییم منحصر به فرد زیرا هیچ دو بیت از حافظه میکرو دارای یک آدرس نیستند.

لذا با استفاده از این آدرس می توان به کلیه مکانهای حافظه دسترسی داشت . آدرس دهی مستقیم از این آدرس استفاده می کند. علائه بر آدرس ,  بیشتر مکانهای حافظه دارای نام نیز هستند. برای مثال پورت یک هم دارای آدرس 90H  است و هم نام P1  را دارد. استفاده از هر دو (نا�

 سلام دوباره . به دلیل درخواستهای مکرر دوستای گلمون مبنی بر ادامه ارائه مطالب تصمیم بر این گرفتیم ادامه بدیم...

معماری خانواده 8051

8051  يک ميکرو کنترلر 8 بيتی با مصرف کم و قابليت زياد است. تعداد زيادی از اعضای ديگر خانواده 8051 داری معماری مشابهی هستند ، هر يک از اعضا با اعضای ديگر سازگار می باشند. قابليت های ميکرو کنترلر 8051 استاندارد به شرح زير ميباشد:

 4-کيلو بايت حافظه برنامه

 256-بايت حافظه داده RAM

 32-خط I/O قابل برنامه ريزی

-دو عدد تايمر / شمارنده 16 بيتی

 6 -منبع وقفه

 -درگاه UART

 -قابليت اتصال به حافظه بيرونی

 -بسته بندی 40 پايه استاندارد

آی سی AT89c51 يکی از اعضای خانواده می باشد. اين آی سی دارای 4 کيلو بايت حافظه فلش قابل برنامه ريزی می باشدکه با استفاده از دستگاه برنامه ريزی کننده مناسب می توان اين حافظه را پاک کرده و مجددا برنامه ريزی کرد....

 AT89C51 دارای 256 بايت RAM و 32 خط I/O قابل برنامه ريزی است.

معرفی پایه های 8051:

پورت 0:

پورت 0 در پایه های 32 تا 39 میکروکنترلر برای دو منظور استفاده می شود . در طرح های کوچک که به حافظه خارجی نیاز نداریم این پایه ها برای عملیات  ورودی خروجی بکار برده می شود . برای طرح های بزرگتر این پورت به عنوان آدرس باس یا باس داده استفاده می شود .

پورت 1 :

پورت 1 در پایه های 1 تا 8 میکروکنترلر فقط برای اتصال به دستگاه های ورودی و خروجی استفاده می شود.

پورت 2 :

پورت 2 در پایه های 21 تا 28 برای دو منظور یکی به عنوان ورودی و خروجی و یا به عنوان بایت بزرگتر باس آدرس برای طرح هایی که دارای حافظه کد یا حافظه داده خارجی بیشتر از 256 بایت باشند استفاده می شود.

پورت 3: 

پورت 3 در پایه های 10 تا 17 نیز برای دو منظور استفاده می شود . یکی برای  عملیات ورودی خروجی و دیگری برای عملیات خاص در 8051 استفاده می شود . که جزئیات عملکرد هر یک از پایه ها در شکل شماره 3-2 آمده است.

سیگنال های ورودی خروجی:

عملکرد سیگنال خروجی PSEN(فعال ساز حافظه برنامه)

پایه فعال ساز برنامه یک سیگنال خروجی در پایه 29 می باشد که حافظه برنامه خارجی را فعال می سازد . این سیگنال برای خواندن یک بایت برنامه از حافظه EPROM به فعال ساز خروجی حافظه مذکور متصل می شود . سیگنال PSEN در زمان واکشی یا خواندن یک دستور از حافظه برنامه خارجی برابر 0 یعنی فعال می شود که در این صورت دستور از حافظه EPROM خوانده شده و بر روی باس داده قرار می گیرد و بالاخره وارد ثبات دستورالعمل میکروکنترولر می شود . زمانی که برنامه از ROM داخلی اجرا می شود سیگنال کنترل PSEN برابر 1 یعنی غیر فعال می گردد .

سیگنال خروجی ALE))

سیگنال خروجی ALE در پایه 30 برای دی مولتی پلکس یا جداکردن باس آدرس و داده استفاده می شود . موفعی که پورت 0 به عنوان باس داده و همچنین بایت کم ارزش تر آدرس استفاده می شود سیگنال ALE در نیمه اول سیکل حافظه آدرس حافظه را در ثبات خارجی ذخیره می کند در اینصورت در نیمه دوم سیکل حافظه خط های پورت 0 برای انتقال داده ورودی یا خروجی از حافظه مورد استفاده قرار می گیرد .

فرکانس سیگنال ALE برابر 1.6 فرکانس اسیلاتور تراشه میکروکنترلر است . به این ترتیب اگر سیگنال اسیلاتور 12 مگاهرتز باشد فرکانس ALE برابر2 مگاهرتز می باشد .این پایه همچنین برای پالس ورودی در برنامه ریزی میکروکنترلر هایی که EPROM دارند استفاده می شود .

سیگنال ورودی دسترسی خارجی EA))

ورودی EA در پایه 31 میکروکنترلر معمولا به 5 ولت یا زمین متصل می شود . اگر EA به 5 ولت وصل شود میکروکنترلر برنامه را از داخل ROM . در صورتی که EA به 0(زمین) متصل شود ROM داخلی میکروکنترلر غیر فعال می شود و میکروکنترلر برنامه را فقط از حافظه برنامه EPROM خارجی اجرا می نماید (در اینصورت PSEN برابر 0 و فعال است) .  اجرا می کند

سیگنال ورودی RESET(RST)

سیگنال ورودی RST در پایه 9 میکروکنترلر را به حالت RESET میبرد. موقعی که این ورودی حداقل برای دو سیکل ماشین فعال و برابر 1 باشد تمام ثبات های میکروکنترلر  با مقدار های مناسب بار می شود . در حالت عادی RST باید 0(یا غیر فعال) باشد .

ورودی اسیلاتور تراشه

کریستال و خازن های اسیلاتور میکروکنترلر 8051 به پایه های 18 و 19 متصل می شود . گرچه میکروکنترلر 80C31BH-1  می تواند تا 16 مگاهرتز کار کند ولی فرکانس معمول اکثر آی سی های خوانواده میکروکنترلر MCS-51 برابر 12 مگاهرتز است. در این میکروکنترولر ها میتوان از منبع پالس خارجی TTL نیز که به XTAL1, XTAL2متصل شده اند استفاده نمود.

اتصالات منبع تغذیه

میکروکنترلر 8051 منبع تغذیه 5 ولت کار می کند که VCC)5 ولت) به پایه 40 و  VSS (زمین)به پایه 20 متصل می شود.

 سلام

ما فقط قصدمون کمک به بچه های دیگه ایه که مثل خودمون تو این زمینه فعالیت می کنن .

هیچ ادعایی هم در مورد هیچ چی نداریم

اگه به درد کسی نمی خوره مطالب یا ... بگید که دیگه ادامش ندیم وقت خودمونم تلف نکنیم چون داریم برا کنکور می خونیم وقت چندانی نداریم که بخواهیم بیاییم اینجا بهمون تیکه بندازن

واحد پردازشگر مرکزی (CPU)

همان مغز کامپیوتر است و فعالیت های سیستم را کنترل می کند و عملیات هایی را بر روی داده انجام می دهد . CPU مجموعه ای از مدارات منطقی است که به طور متناوب دستورات را واکشی و اجرا می کند . CPU خود دارای چند قسمت می باشد :

الف . ALU یا واحد محاسبه و منطق (ثباتی برای ذخیره اطلاعات موقت) که مسئول انجام اعمال محاسباتی نظیر جمع و تفریق و ... ، اعمال منطقی مانند     AND , OR، ...   می باشد .

ب . واحد کنترل (دیکدر دستور )که مسئول رمزگشایی و تعیین نوع عملیاتی است که ALU باید انجام دهد . واحد کنترل فرمان های لازم را برای اجرای عملیات به قسمتهای مختلف می دهد .

ج . ثبات ها جهت ذخیره موقت داده ها قبل از رفتن به ALU همچنین نگهداری نتایج پردازش بکار می روند .

د. PC یا شمارنده برنامه که آدرس دستورالعمل بعدی که CPU  باید از حافظه بخواند را در خود نگه می دارد .

ه . [1]IR یا ثبات دستورالعمل که مسئول ذخیره قسمت عملیاتی دستور بعدی می باشد .

حافظه:

حافظه بخش خيلی مهمی از يک سيستم ميکرو کامپيوتری است .ما می توانيم بر اساس بکارگيری حافظه ، آن را به دو گروه دسته بندی کنيم: حافظه داده و حافظه برنامه .حافظه برنامه تمام کد برنامه را ذخيره ميکند .اين نوع حافظه معمولا از نوع حافظه فقط خواندنی (ROM)ميباشد.انواع ديگری از حافظه ها نظير EPROM و حافظه های فلش  EEPROM برای کاربردهايی که حجم توليد پايينی دارند ... و همچنين هنگام پياده سازی برنامه بکار ميروند .

حافظه داده از نوع حافظه خواندن و نوشتن (RAM)ميباشد در کاربردهای پيچيده که به حجم بالايی از حافظه RAM نياز داريم ، امکان اضافه کردن ترشه های حافظه بيرونی به اغلب ميکرکنترلر ها وجود دارد  .

برای برنامه ها از حافظه ROM جهت قرار گرفتن کد برنامه و از رجیستر های SFR که نقش رجیستر های داخلی میکروپروسسور ها را به عهده دارند علاوه بر انجام دستور به عنوان ذخیره موقت اطلاعات در حین اجرای برنامه استفاده می شود . اما در حالت کلی به علت کم بودن تعداد این رجیستر ها برای ذخیره موقت اطلاعات و استفاده مجدد آن ها و فضای پشته ( که برای دستورات CALL,PUSH,POP و برنامه وقفه لازم است) از حافظه RAM استفاده می کنیم . تعداد 128 بایت RAM از شماره 0-127 00H-7FH)) موجود می باشد که در برنامه ها با ذکر شماره بایت مورد نظر می توان عمل خواندن یا نوشتن را انجام داد .

بایت های 0-7 به عنوان بانک ثبات 0 معروف است که در برنامه علاوه بر ذکر شماره در دستور می توان از بیان R0,R1,…,R7 نیز استفاده کرد . مثلا دو دستور :

MOV    R0,#8                            MOV    00H,#8

هر دو به معنای قرار دادن عدد 8 در بایت صفرم RAM داخلی می باشد . لازم به ذکر است که پیش فرض میکروکنترلر برای R0-R7 بانک ثبات صفرم می باشد که به وسیله دو بیت از رجیستر PSW می توان این پیش فرض را عوض کرد.

باس یا گذرگاه:

مجموعه ای از سیم ها که اطلاعات را با یک هدف مشترک حمل می کند . بای دسترسی به قسمت های مختلف کامپیوتر در اطراف CPU باس آدرس ، باس داده و باس کنترل قرار دارد .

الف . باس آدرس: برای خواندن یا نوشتن در حافظه ، CPU آدرس محل اطلاعات را روی باس آدرس قرار می دهد و سپس سیگنالی را روی باس کنترل فعال می کند که عمل خواندن یا نوشتن مشخص شود .

ب . باس داده : باس داده یک باس دوطرفه است یعنی بسته به این که داده از حافظه خوانده یا در آن نوشته شود داده در دو جهت می تواند انتقال یابد . ولی آدرس همیشه توسط CPU ارسال می شود بنابراین باس آدرس یک طرفه است .

داده در اصطلاح کلی شامل اطلاعاتی ست که بر روی باس حرکت می کند این اطلاعات ممکن است یک دستور برنامه یا داده ای باشد که در برنامه به کار می رود .

ج . باس کنترل : این باس شامل تعدادی سیگنال است که هر کدام نقش مشخصی در کنترل سیستم کامپیوتر دارد . به طور کلی سیگنال های کنترل ، سیگنال هایی هستند که برای هماهنگی انتقال اطلاعات در باس آدرس و باس داده ، توسط CPU در باس کنترل ارسال می شوند .

وسایل ورودی خروجی :

وسایل جانبی کامپیوتر ، ارتباط بین یک سیستم کامپیوتری را با دنیای خارج برقرار می کند به طور کلی سه نوع دستگاه ورودی خروجی در کامپیوتر وجود دارد که عبارتند از دستگاه های ذخیره اطلاعات ، وسایل ارتباط با کاربر و وسایل کنترل و نظارت .

الف . دستگاه های ذخیره اطلاعات : برای ذخیره حجم زیادی از برنامه ها و اطلاعات به کار می رود . و روز به روز این دستگاه ها رشد و توسعه می یابد .

ب . وسایل ارتباط با کاربر : ارتباط کاربربا ماشین از طریق دستگاه های ورودی خروجی انجام می شود .

ج . دستگاه های کنترل و نظارت : دستگاه های کنترلی ، دستگاه های خروجی یا محرک می باشند که وقتی به آنها ولتاژ یا جریان داده می شود عمل می نمایند . ( مانند رله و موتور و ...) . وسایل نظارت بر دستگاه های ورودی مانند سنسورها هستند که با حرارت ، نور ، فشار ، حرکت و .... تحریک شده و این انرژی ها را به ولتاژ ، یا جریان نظیر تبدیل می کنند که این انرژی ها قابل خواندن به وسیله کامپیوتر می باشند .

ترتیب اجرای برنامه :

به مجموعه ای از دستورالعمل ها که ترتیب اجرای مشخصی دارند و دارای نقطه ی شروع و پایان مشخصی هستند که به منظور انجام عمل خاصی نوشته شده اند یک برنامه می گویند .

عمل خواندن دستورالمعل از حافظه توسط CPU را واکشی گویند . دستورها پشت سر هم واکشی شده و توسط CPU اجرا می شوند تا زمانی که برنامه به اتمام برسد و آن هدفی را که برنامه نویس مد نظرش بوده است انجام شود . CPU تنها با داده های باینری کار می کند بنابراین هر دستور نوشته شده توسط برنامه نویس باید به مقدار معادل باینری (همان زبان ماشین) آن تبدیل شود و سپس اجرا شود. یک سیکل واکشی دستور به صورت زیر می باشد:

1.     مقدار PC( شمارنده برنامه ) بر روی گذرگاه آدرس قرار می گیرد.

2.     سیگنال کنترلی READ بر روی گذرگاه کنترل قرار می گیرد.

3.     داده ( کد عملیاتی دستورالعمل ) ار حافظه خوانده می شود و روی گذرگاه داده قرار می گیرد .

4.     کد عملیاتی در ثبات IR قرار می گیرد .

5.     شمارنده برنامه به ابتدای دستور بعدی اشاره می کند .

مرحله اجرا شامل کد گشایی و ایجاد سیگنال های کنترلی برای بار کردن ثبات های CPU و قرار دادن محتویات آنها در ALU و مجدداً قرار دادن نتیجه عملیات در ثبات ها است .

[1] -INSTRUCTION REGISTER

 سلام بچه ها باز ما اومدیم ولی با یه عضو دیگه و با یه سری دلایل جدید برا اومدنمون

دلیل اومدنمون دیگه برا ارائه گذارش کار سخت افزار یا الکترونیک نیست برا گذاشتن تجربیات و اطلاعات و مدارات در ارائه پروژمونه . راستش پروژمون کار روی ۸۰۵۱ و مدارات و سخت افزارات اونه

تو این راه اطلاعاتی کسب کردیم مداراتی بستیم که مایلیم برا استفاده بقیه دوستامون هم اینجا قرارشون بدیم.

رقص نور با تایمر . کار با lcd . seven segment,توضیحات کامل 8051و...... از جمله مداراتیو اطلاعاتیه که روش کار کردیم منتظرمون باشید.

فعلا بای

سير تكاملي ميكرو كنترلرها

اولين ميكرو كنترلرها در اواسط دهه 1970 ساخته شدند. اين ميكرو كنترلرها در ابتدا پردازنده هاي ماشين حساب بودند كه داراي حافظه برنامه كوچكي از نوع ROM ، حافظه داده از نوع RAM و تعدادي درگاه ورودي/خروجي بودند.

با توسعه فناوري سيليكون ، ميكرو كنترلرهاي 8 بيتي قويتري ساخته شدند. در اين ميكرو كنترلرها علاوه بر بهينه شدن دستورالعمل ها، تايمر/شمارنده روي تراشه، امكانات وقفه و كنترل بهينه شده خطوط  I/O نيز به آنها اضافه شده است. حافظه موجود بر روي تراشه هنوز هم محدود مي باشد و دربسياري موارد كافي نيست.يكي از پيشرفتهاي قابل توجه در آن زمان، قابليت استفاده از حافظة EPROM قابل پاك شدن با اشعه ماورا بنفش، روي تراشه بود. اين قابليت، زمان طراحي و پياده سازي محصول را بطور محسوسي كاهش داد و نيز براي اولين بار امكان استفاده از ميكرو كنترلر ها را در كاربردهايي كه حجم توليد پاييني دارند، فراهم ساخت.

خانواده8051 در اوايل دهه 1980 توسط شركت اينتل معرفي گرديد. از آن زمان تاكنون8051 يكي از

 محبوبترين ميكرو كنترلرها بوده و بسياري از شركتها ديگر نيز به توليد آن اقدام كرده اند. در حال حاضر

مدل هاي مختلفي از 8051 وجود دارد كه در بسياري از آنها امكاناتي نظير مبدل آنالوگ به ديجيتال حجم

 نسبتاً بزرگ از حافظه برنامه و حافظه داده، مدولاتور عرض پالس (PWM) در خروجيها و حافظه فلش

Flash)) كه امكان پاك كردن و برنامه ريزي مجدد آن توسط سيگنالهاي الكتريكي وجود دارد، تعبيه شده است.

ميكرو كنترلرها اكنون به سمت 16 بيتي شدن در حركت هستند. ميكرو كنترلر هاي 16 بيتي، پردازنده هايي با كارايي بالا (نظير پردازش سيگنالهاي ديجيتال ) مي باشند كه در كنترل فرايندهاي بلادرنگ و در مواردي كه حجم زيادي از عمليات محاسباتي مورد نياز است، به كار برده مي شوند.

بسياري از ميكرو كنترلرهاي 16 بيتي، امكاناتي نظير حجم زياد حافظه برنامه و حافظه داده، مبدل هاي آنالوگ به ديجيتال چند كانالي، تعداد زيادي درگاه I/O، چندين درگاه سريال، عملكردهاي بسيار سريع رياضي و منطقي و مجموعه دستورالعمل هاي بسيار قدرتمند با قابليت پردازش سيگنال را دارا مي باشند.

 معماري داخلي ميكرو كنترلرها

ساده ترين معماري ميكرو كنترلر، متشكل از يك ريز پردازنده، حافظه و درگاه ورودي/خروجي است. ريز پردازنده نيز متشكل از واحد پردازش مركزي (CPU) و واحد كنترل (CU) است.

CPU درواقع مغز يك ريز پردازنده است و محلي است كه در آنجا تمام عمليات رياضي و منطقي ،انجام مي شود. واحد كنترل ، عمليات داخلي ريز پردازنده را كنترل مي كند و سيگنال هاي كنترلي را به ساير بخشهاي ريز پردازنده ارسال مي كند تا دستورالعمل ها ي مورد  نظر انجام شوند.

حافظه بخش خيلي مهم از يك سيستم ميكرو كامپيوتري است. ما مي توانيم بر اساس به كارگيري حافظه، آن را به دو گروه دسته بندي كنيم: حافظه برنامه و حافظه داده . حافظه برنامه ، تمام كد برنامه را ذخيره مي كند. اين حافظه معمولاً از نوع حافظه فقط خواندني (ROM) مي باشد. انواع ديگري از حافظه ها نظير EPROM و حافظه هاي فلش EEPROM براي كاربردهايي كه حجم توليد پاييني دارند و همچنين هنگام پياده سازي برنامه به كار مي روند . حافظه داده از نوع حافظه خواندن / نوشتن (RAM) مي باشد . در كاربردهاي پيچيده كه به حجم بالايي از حافظه RAM نياز داريم ، امكان اضافه كردن تراشه هاي حافظه بيروني به اغلب ميكرو كنترلر ها وجود دارد.

درگاهها ورودي / خروجي (I/O )به سيگنال هاي ديجيتال بيروني امكان مي دهند كه با ميكرو كنترلر ارتباط پيدا كند. درگاههاي I/O معمولاً به صورت گروههاي 8 بيتي دسته بندي مي شوند و به هر گروه نيز نام خاصي اطلاق مي شود. به عنوان مثال ، ميكروكنترلر 8051 داراي 4 درگاه ورودي / خروجي 8 بيت مي باشد كه P3, P2, P1, P0 ناميده مي شوند. در تعدادي از ميكرو كنترلر ها ، جهت خطوط درگاه I/O قابل برنامه ريزي مي باشد. لذا بيت هاي مختلف يك درگاه را مي توان به صورت ورودي يا خروجي برنامه ريزي نمود. در برخي ديگر از ميكروكنترلرها (از جمله ميكروكنترلرهاي 8051) درگاههاي I/O به صورت دو طرفه مي باشند. هر خط از درگاه I/O اين گونه ميكرو كنترلرها را مي توان به صورت ورودي و يا خروجي مورد استفاده قرار داد . معمولاً ، اين گونه خطوط خروجي ، به همراه مقاومتهاي بالا كش بيروني به كار برده مي شوند.

 خانواده 8051

خانواده 8051 يك خانواده ميكرو كامپيوتر (ميكرو كنترلر ) 8 بيتي تك تراشه اي استاندارد است كه بسيار محبوب و عامه پسند مي باشد و توسط سازندگان مختلف با قابليت هاي متفاوت توليد مي گردد. اين آي سي استاندارد اصلي كه اولين عضو اين خانواده مي باشد، 8051 است كه يك ميكرو كنترلر 40 پايه مي باشد.

 هم اكنون اين آي سي با پيكربندي هاي مختلف موجود مي باشد. 80C51 نوع cmos و كم مصرف اين خانواده است.  8751 داراي حافظه برنامه از نوع EPROM است كه عمدتاً در هنگام پياده سازي به كار برده مي شود.

89c51 نيز داراي حافظه فلش قابل برنامه ريزي و پاك شدن (PEROM) است لذا بدون نياز به پاك كردن با اشعه ماورابنفش ، مي توان حافظه برنامه را برنامه ريزي كرد.8052 عضو بهينه شده اين خانواده مي باشد و حافظه RAM آن بيشتر بوده و تعداد تايمر/شمارنده آن نيز بيشتر است. انواع مختلفي از خانواده 40 پايه وجود دارد كه داراي مبدل هاي آنالوگ به ديجيتال ، مدولاتورهاي عرض پالس و نظاير آن هستند. در بخش پايين خانواده 8051 ، ميكرو كنترلر هاي 20 پايه قرار دارند كه از لحاظ كد ، سازگاري كاملي با انواع 40 پايه دارند و اين ادوات 20 پايه براي كاربردهايي با پيچيدگي كمتر كه نياز به خطوط I/O كمتري دارند و نيز براي كاربردهايي كه بايد مصرف توان كمتري داشته باشند (مثل سيستم هاي قابل حمل)،ساخته شده اند.

آي سي هاي AT89C2051 و AT89C1051 (ساخت شركت Atmel)چنين ميكرو كنترلرهايي هستند كه از لحاظ كد سازگاري كاملي با خانواده 8051 دارند و مصرف توان آنها نيز كمتر است.

 خانواده 8051

8051 يك ميكرو كنترلر 8 بيتي با مصرف كم و قابليت زياد است. تعداد زيادي از اعضاي خانواده 8051 داراي معماري مشابهي هستند و هر يك از اعضا با اعضاي ديگر سازگار مي باشند . قابليت هاي ميكرو كنترلر 8051 استاندارد به شرح زير مي باشد:

       ·           4 كيلو بايت حافظه برنامه

       ·           8*256 حافظه داده RAM

       ·          32 خط I/O قابل برنامه ريزي

       ·           دو عدد تايمر / شمارنده 16 بيتي

       ·           6 منبع وقفه

       ·           درگاه UART سريال  قابل برنامه ريزي

       ·           قابليت اتصال به حافظه بيروني

       ·           بسته بندي 40 پايه استاندارد

بررسی انواع پردازنده پنتیوم :

× . پردازنده های پنتیوم 75،90،100،120،133 مگاهرتزی با تکنولوژی کاهش ولتاژ (VRT) در بسته های 320 پایه ای TCP و 296 پایه ای SPGA  موجود می باشد . بسته های TCP می روند تا با قدرت و عملکرد کامپیوتر های معمولی ، با ملاحظاتی که در ساختار الکتریکی و مکانیکی آنها صورت گرفته است ، به رقابت برخیزند . در پردازنده های 100 تا 133 مکاهرتزی پنتیوم بیش از 3 میلیون ترانزیستور از نوع CMOS  که مصرف انرژی کمی دارند استفاده می شود . مثلا پردازنده پنتیوم 133 مگاهرتزی با سرعت بیش از 30% نسبت به پنتیوم 100 مگاهرتزی توان الکتریکی مصرفی برابر دارد .

× . پنتیوم پرو از نظر کارایی شبیه پنتیوم 100 مگاهرتزی می باشد . منتها این نوع پنتیوم مرحله pipeline  خود را از نظر زمانی 33% نسبت به پنتیوم معمولی کاهش داده است . این امر باعث شد که پنتیوم پرو بتواند 33% با سرعت ساعت بالاتری نسبت به پنتیوم معمولی کار کند .

× . پردازنده پنتیوم  را  II :این پردازنده همان هسته معماری پنتیوم پرو را دارد شرکت اینتل به این پردازنده تکنولوژی MMX  اضافه کرده است . تکنولوژی MMX  یک پدیده جدید است که روی تراشه های پردازنده اعمال شده و عملیات چند رسانه ای را در کامپیوتر های جدید بهتر می کند . پردازنده های پنتیوم که خاصیت MMX  را دارند 57 دستورالعمل چند رسانه ای اضافه دارند ، علاوه بر این شرکت اینتل برای پردازنده پنتیوم II  خاصیت جدید را طراحی کرده که آنها تحت سیستم عامل های 16 بیتی و 32 بیتی به خوبی کار می کند . پردازنده پنتیوم II  از نظر بسته بندی با پنتیوم پرو متفاوت است ، در این نوع به جای آنکه یک حافظه کش ثانویه پر سرعت در یک بسته بندی سرامیکی تراشه پردازنده وجود داشته باشد در پنتیوم II  این حافظه روی یک قطعه برد الکترونیکی و تا 512 کیلوبایت حافظه کش L2  وجود دارد و کل پردازنده و حافظه کش آن روی یک کارتریج به اندازه کف دست با اتصال یک لبه ای قرار دارد . اصل پردازنده در مرکز برد قرار داشته و حافظه کش از L2  آن  را احاطه کرده است . باید توجه داشت که کارایی حافظه کش بیشتر L2 در پنتیوم  II  پنتیوم پرو کمتر است اما سرعت بر حسب ساعت پنتیوم II است . شرکت اینتل دو تغییر مهم را در ساخت پنتیوم II  اعمال کرده است :

اولا نوشتن در ثبات سگمنت را سریعتر کرده و ثانیا مجموعه دستورالعمل های MMX  را نیز اضافه کرده است . L2  هر چند پنتیوم II  کمتر از 6 میلیمتر از پنتیوم پرو بزرگتر است ولی بیش از 2 میلیون ترانزیستور از آن بیشتر دارد. با وجود این حافظه کش مربوط به پنتیوم شده II  از پنتیوم پرو آهسته تر عمل می کند ولی جدا کردن حافظه کش باعث کاهش بسزایی در قیمت و هزینه ساخت پردازنده پنتیوم II  است .

-                           شرکت اینتل برای جبران کمبود سرعت حافظه کش را L2  حافظه نهان L1  را در پنتیوم II  به جای 16 کیلوبایت به 32 کیلوبایت یعنی 2 برابر افزایش داده است که نهایتا تعداد فراخوانی ها از حافظه L2  کمتر کرده است . پنتیوم II  با این تجدید نظر در طراحی و داشتن سرعت بالاتر توانسته است از پنتیوم پرو به اندازه 25% از نظر سرعت جلو بزند .

-                           از آنجاییکه پنتیوم II  با بهره گیری از خصوصیت تکنولوژی گذرگاه دوگانه مستقل DIB (duall independent bus)  که یکی مربوط به حافظه کش L2  و دیگری گذرگاه پردازنده به حافظه اصلی تشکیل شده است ، توانایی بکارگیری هر دو گذرگاه را به صورت همزمان دارا می باشد . این مسئله باعث شده سرعت انتقال اطلاعات در پردازنده پنتیوم II  دو برابر پردازنده های با معماری یک BUS  بیشتر باشد .

-                           گذرگاه دو گانه مستقل در پنتیوم II  باعث شده انتقالات همزمان موازی را مهیا سازد که سریعتر از انتقالات سریع می باشد . این عمل پهنای باندی به اندازه 3 برابر پهنای باند پردازنده های با گذرگاه واحد را مهیا ساخته است .

-                           در پردازنده پنتیوم II  از درگاه گرافیکی شتاب دار AGP  استفاده می شود تا عملیات گرافیکی را با فراهم آوردن پهنای باند حافظه بسیار وسیع را برای زیر سیستم های گرافیکی توسعه خواهد داد .

-                           در خاتمه به عنوان یک خصوصیت جالب دیگر برای پنتیوم با II  باید به این نکته اشاره کرد که نرم افزار ها برای به دست آوردن یک کارایی بهبود یافته روی پردازنده های پنتیوم II  نیازی به ترجمه مجدد ندارد بلکه پنتیوم II  همه برنامه های کاربردی موجود روی PC  سازگار است .

پردازنده 80486 :

این پردازنده دارای انواع  80486DX , 80486DX II , 80486DX 4 , 80486DX 5  می باشد . بیش از دو میلیون ترانزیستور 4 واحد را در داخل این پردازنده تشکیل می دهند . این چهار واحد عبارتند از :

× . پردازنده

× . کمک پردازنده ریاضی

× . حافظه پنهان داخلی (cache)

× . کنترل کننده حافظه پنهان (cache )

این پردازنده با سرعتهای 25 تا 100 مگاهرتز کار می کند . 80486DX دارای 32 خط آدرس و داده و سرعت 50 مگا هرتز و حافظه نهانی 8 کیلو بایت می باشد . 80486DX II نیز دارای همین مشخصات منتهی با سرعت 66 مگاهرتز می باشد . 80486DX 4 دارای سرعت 100 مگاهرتز می باشد . پردازنده های 80486 دارای امکانات اجرای چند وظیفه ای ، مدیریت حافظه ، و حافظه مجازی می باشند .

پردازنده های پنتیوم اینتل :

کلمه پنتیوم ترکیبی است از کلمه یونانی پنتا به معنی پنج و پسوند ایم که حاکی از این است که این پردازنده از نسل پنجم تولیدات شرکت اینتل می باشد . از نظر کارایی پنتیوم می تواند عملیات را در کد عدد صحیح تقریبا دو برابر سریعتر از یک پردازنده 486 با فرکانس پالس برابر انجام دهد . پنتیوم به عنوان یک پردازنده 64 بیتی تحولی عظیم در صنعت کامپیوتر از نظر سرعت در پردازش داده ها به وجود آورده است . از جمله مزیت های پنتیوم می توان به خصوصیات ساختمان داخلی آن به شرح ذیل اشاره نمود :

× . پیشرفت و توسعه واحد عملیات ممیز شناور که باعث بالا رفتن سرعت اجرای نرم افزارهایی که کارهای محاسباتی زیادی را انجام می دهند شده است .

× . طراحی سوپر اسکالر و pipeline دوبله که امکان اجرای بیشتر از یک دستورالعمل در هر سیکل ساعت را فراهم نموده است .

× . وجود دو عدد حافظه cache  داخلی یکی برای داده ها و دیگری برای دستورالعمل ها که به افزایش سرعت پردازنده کمک می کند .

× . مدارات پیش بینی پرشی که محل بعدی دستورالعمل ها را پیش بینی می کند .

× . وجود کنترل داخلی parity  اشتباهات پردازش داخلی را کشف می کند .

× . عملیات مدیریت توان مصرفی به پایین آوردن توان مصرفی و افزایش طول عمر و ایمنی پردازنده کمک می کند .

پردازنده پنتیوم یک تراشه 273 پایه است که از نظرداخلی  32 بیتی طراحی شده و رجیستر های عمومی و آدرس آن نیز شبیه 486 است . یکی از ویژگی های مهم پنتیوم کار حدس و پیش بینی دستورالعمل ها است . می دانیم که یکی از موانعی که بر سر راه بالابردن کارایی پردازنده وجود دارد ، حالتهای پرش متعددی است که ممکن است در یک دستور وجود داشته باشد . پیش بینی پرش روی انتخاب بهترین و محتمل ترین حالت است .

انتقال سریع اطلاعات حافظه یکی دیگر از ویژگی های پردازنده های پنتیوم می باشد . در این پردازنده ها واحد که       bus رابط خارجی تراشه را کنترل می کند ، شبیه یک کنترل کننده ترافیک عمل کرده ، و جریان اطلاعات بین دستگاه های خارجی و ساختمان داخلی پنتیوم را از طریق یک گذرگاه 64 بیتی اطلاعات و یک گذرگاه 32 بیتی آدرس کنترل می کند . از نظر ساختار داخلی واحد ، bus (bu)   متصل به حافظه های cache  اطلاعات آدرس و واحد صفحه بندی حافظه (paging unit) بوده که در عین حال توازن (parity) اطلاعات و آدرس را نیز کنترل کرده و امکان انتقال حجمی از حافظه را نیز میسر می سازد . پردازنده پنتیوم قابلیت خواندن یا نوشتن تعداد زیادی از حافظه خارجی را نیز افزایش داده است. حداکثر سرعت این امر در پنتیوم با پالس 66 مگاهرتز برابر 528 مگابایت بر ثانیه بوده که سرعتی بیش از دو برابر سرعت 486DX II  می باشد .

علاوه بر خواص بالا پردازنده پنتیوم دارای خصوصیات جدید و توسعه یافته دیگری نیز می باشد . این خاصیت adress pipelining  است که یک ارتباط با خانواده 487 را ممکن می سازد . این خصوصیت اجازه توسعه دو سیکل گذرگاه در یک لحظه را ممکن ساخته و در سیستم هایی که حافظه کندتر دارند مفید می باشد .