Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama

Transkript

1 Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 1. Hafta Mikroişlemcilere Giriş Doç. Dr. Akif KUTLU Yrd. Doç. Dr. Ahmet ÖZCERİT Ders web sitesi:

2 Ders detayları Kredi: Derslikler ve saatleri: Teorik dersler: Uygulamalar: Kullanılacak Yazılımlar Yazılım geliştirmeleri için Keil µvision yazılımı Donanım benzetimleri için Proteus yazılımı Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 2

3 Kaynaklar Mikroişlemciler ve 8051 Ailesi Türkçe Haluk Gümüşkaya- Alfa The 8051 Microcontroller I. Scott MacKenzie (µvision) (Proteus) tml Türkçe Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 3

4 Değerlendirme Yıliçi Notu %60 Vize + %30 Lab. + %10 ödev+kısa sınav Yılsonu Notu %40 yıliçi + %60 Final Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 4

5 Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama Dersinin Hedefleri Mikroişlemci yapılarını kavrama Hafıza haritası tasarlama Assembly dili ile programlama (8051) Hata ayıklama Temel giriş çıkış devre elemanları ile tasarım Yazılım ve donanım benzetimlerini gerçekleştirme Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 5

6 Mikroişlemcilere Genel Bakış Mikroişlemci Nedir? Bellek ünitesindeki kodları alarak çözen ve çalıştıran, program kontrollü bir entegre devre elemandır Mikroişlemci nerelerde kullanılır? Bilgisayarlar Endüstriyel kontrol sistemleri Haberleşme Elektrikli ev aletleri Otomotiv Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 6

7 Tarihçe (3/1) 0000:Abaküs 1646: Pascal toplama makinesi 1812: Charles Babbage fark makinesi 1942: Eckert ve arkadaşları ENIAC vakum tüp 1945: Von Neuman mimarisi 1949: Wheeler ve Wilkes EDSAC makinesi 1950: Transistör teknolojisi 1960: VLSI Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 7

8 Tarihçe (3/2) 1970: 71:Intel 4004 ilk işlemci 72:Intel 8008 ilk 8 bit işlemci 74: Motorola MC bit işlemci 76: Zilog Z-80 8-bit işlemci 78: Intel bit işlemci 79: Motorola MC bit 1980: 80: Intel iapx bit işlemci 86: Acron Advance RISC 32-bit işlemci 87: Zilog Z bit işlemci Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 8

9 Tarihçe (3/3) : Transputer 91: MIPS Computer System 64-bit R4000 RISC 92: Digital's Alpha bit 300MHz 95: Intel 133MHz Pentium 96: Intel Pentium II 99: Intel Pentium III 500MHz : Intel pentium IV 00: Intel IXP Network işlemci 01: Intel Xeon,Itanium 64 bit 02: Intel Itanium II 03: Intel Mobil işlemci Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 9

10 Mikroişlemcilerin geleceği ve Moore Kanunu Gordon Earl Moore Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 10

11 Temel Mikrobilgisayar Mimarisi Mikroişlemci Adres/veri yolu Bellek Giriş Çıkış Kontrol sinyalleri Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 11

12 Mikroişlemci ve Mikrodenetleyici Adres yolu Veri yolu Mikroişlemci RAM ROM I/O Port Timer Serial COM Port Kontrol Sinyalleri Mikroişlemcili sistem (Mikrobilgisayar) Mikrodenetleyici Mikro işlemci RAM ROM I/O Port Timer Serial COM Port Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 12

13 Mikroişlemci Sınıflandırmaları Bit uzunluğuna göre: 8 / 16 / 32 / 64 / 128? Bit işlemciler Hafıza organizasyonuna göre: Von Neumann Harvard Kod işleme yöntemine göre CISC RISC Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 13

14 Von-Neumann Veri ve Program alanı aynı hafıza haritası üzerinde bulunur Kullanan işlemciler: 8051, 80X86, 68HC11 Veri Alanı CPU 8 Progra m Alanı Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 14

15 Harvard Veri ve Program alanı ayrı hafıza haritası üzerindedir Güvenilirdir. Kullanan işlemciler: 8051, PIC 8051 Von Neumann ve Harvard yapısını kullanır Veri Alanı 8 CPU Program Alanı Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 15

16 CISC ve RISC CISC (Complex Instruction Set Computers) 80C51: MOV A,0x X bytes, 2 cycles 0X0001 RISC (Reduced Instruction Set Computers) PIC16CXXX: MOVL 0x XX X word, 1 cycle Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 16

17 Neden 8051? Intel tabanlı 8 bitlik mikroişlemci içerir Von Neuman ve Harvard mimarilerini destekler İlk üretilen ve ençok üreticiye sahip mikrodenetleyicidir (Intel, Philips, Atmel, Siemens, Dallas, Analog Devices, Hyundai, Sanyo, Winbond, Texas Instrument vb) Çok sayıda firma desteği (yazılım + donanım) Endüstriyel bir standarttır. Mikrobilgisayarlı Sistem Tasarımı dersi uygulamalarında kullanılacaktır. Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 17

18 8051 Adres/Veri yolu Kontrol Sinyalleri Adres yolu Kontrol Sinyalleri Mikrodenetleyici birimleri (Bahar Dönemi) Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 18

19 8051 İç yapısı AD0-AD7 A8-A15 RD WR Mikrodenetleyici birimleri (Bahar Dönemi) Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama 19