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grundlagen_der_digitaltechnik:im_herzen_eines_computers [2021/06/14 00:51]
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| ==== Einführung ==== | ==== Einführung ==== |
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| <imgcaption pic1|Ein Microcontroller oben ohne>{{ :Decapped_IC_Travis_Goodspeed.jpg?300|Blick in einen Mikrocontroller}}</imgcaption> | <imgcaption pic1|Ein Microcontroller oben ohne>{{ grundlagen_der_digitaltechnik:decapped_ic_travis_goodspeed.jpg?300|Blick in einen Mikrocontroller}}</imgcaption> |
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| Der Kern eines Computer ist der Prozessor in dem die Befehle ausgeführt werden. Diese Zentrale Prozessoreinheit (CPU) wird auch in Microcontrollern genutzt, die um uns herum in fast jedem Gerät zu finden sind: Mobiltelefone, PKWs, Bankkarten, Waschmaschinen… Häufig sind in den Geräten sogar mehrere Microcontroller verbaut. | Der Kern eines Computer ist der Prozessor in dem die Befehle ausgeführt werden. Diese Zentrale Prozessoreinheit (CPU) wird auch in Microcontrollern genutzt, die um uns herum in fast jedem Gerät zu finden sind: Mobiltelefone, PKWs, Bankkarten, Waschmaschinen… Häufig sind in den Geräten sogar mehrere Microcontroller verbaut. |
| Im Microcontroller ist neben dem befehlsausführenden Microprozessor (genauer der {{wpde>Arithmetisch-logische Einheit|arithmetisch-logischen Einheit}}) auch weitere Peripherie wie Speicher, Taktgeneration, Analog-Digital-Wandler und vieles mehr verbaut. Dies macht ihn zum kompakten Werkzeug für viele Anwendungen. Betrachtet man den Microcontroller unter dem optischen Mikroskop, so ergibt sich nebenstehendes Bild (<imgref pic1>). Darin sind die verschiedenen Peripheriekomponenten zu sehen. | Im Microcontroller ist neben dem befehlsausführenden Microprozessor (genauer der {{wpde>Arithmetisch-logische Einheit|arithmetisch-logischen Einheit}}) auch weitere Peripherie wie Speicher, Taktgeneration, Analog-Digital-Wandler und vieles mehr verbaut. Dies macht ihn zum kompakten Werkzeug für viele Anwendungen. Betrachtet man den Microcontroller unter dem optischen Mikroskop, so ergibt sich nebenstehendes Bild (<imgref pic1>). Darin sind die verschiedenen Peripheriekomponenten zu sehen. |
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| ~~CLEARFIX~~ <imgcaption pic2|Microcontroller unter dem Mikroskop>{{ :atmega8-hd_wiki.jpg?300|atmega8-hd_wiki.jpg}}</imgcaption> | ~~CLEARFIX~~ <imgcaption pic2|Microcontroller unter dem Mikroskop>{{ grundlagen_der_digitaltechnik:atmega8-hd_wiki.jpg?300|atmega8-hd_wiki.jpg}}</imgcaption> |
| <imgcaption pic3|Microcontroller schematisch>{{ :atmega8-hd_interior.jpg?300|atmega8-hd_interior.jpg}}</imgcaption> | <imgcaption pic3|Microcontroller schematisch>{{ grundlagen_der_digitaltechnik:atmega8-hd_interior.jpg?300|atmega8-hd_interior.jpg}}</imgcaption> |
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| Wir wollen uns aber nun den Aufbau des Prozessors ansehen. Der in <imgref pic2> und <imgref pic3> dargestellte Chip wurde 1990 von [[https://spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/chip-hall-of-fame-atmel-atmega8|zwei Studenten]] entwickelt und besteht aus mehreren Zehntausend Transistoren. Dieser Chip hat den Weg zu günstigen, schnellen und dennoch leicht programmierbaren Controllern, vom Faxgerät bis in den Hobbykeller, geebnet und ist u.a. auf den Arduinoboards zu finden. Den ATmega328 - einen entfernten Nachfolger mit mehreren hunderttausend Transistoren - werden Sie in höheren Semestern kennen und programmieren lernen. | Wir wollen uns aber nun den Aufbau des Prozessors ansehen. Der in <imgref pic2> und <imgref pic3> dargestellte Chip wurde 1990 von [[https://spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/chip-hall-of-fame-atmel-atmega8|zwei Studenten]] entwickelt und besteht aus mehreren Zehntausend Transistoren. Dieser Chip hat den Weg zu günstigen, schnellen und dennoch leicht programmierbaren Controllern, vom Faxgerät bis in den Hobbykeller, geebnet und ist u.a. auf den Arduinoboards zu finden. Den ATmega328 - einen entfernten Nachfolger mit mehreren hunderttausend Transistoren - werden Sie in höheren Semestern kennen und programmieren lernen. |
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| <imgcaption pic7|>{{ :cmos_nand_schematic.gif|NAND Gate in CMOS auf Chip (schematisch)}}</imgcaption> | <imgcaption pic7|>{{ grundlagen_der_digitaltechnik:cmos_nand_schematic.gif|NAND Gate in CMOS auf Chip (schematisch)}}</imgcaption> |
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