Differenze tra circuito integrato e microprocessore
L'introduzione dei circuiti integrati (IC) ha rivoluzionato il modo in cui oggi funzionano i sistemi embedded. Integrando circuiti a transistor su un singolo chip, i progettisti di elettronica sono stati in grado di creare dispositivi informatici avanzati come laptop e telefoni cellulari. Quando si parla del funzionamento dei sistemi embedded, si sente spesso parlare di circuiti integrati e microprocessori. Ma cosa sono esattamente questi componenti, in cosa differiscono e come sono collegati ai sistemi embedded? In questo articolo scoprirai il loro rapporto reciproco e come hanno modernizzato il settore dei sistemi embedded.
Che cos'è un circuito integrato?
Agli inizi, i computer erano realizzati con tubi a vuoto che formavano i circuiti logici. A causa delle grandi dimensioni e della costruzione costosa, il primo computer non era ideale per l'uso comune. L'invenzione del transistor, che regola il flusso di corrente o di tensione e agisce come un interruttore per i segnali elettronici, ha contribuito a compensare questi svantaggi, ma aveva comunque i suoi limiti.
L'invenzione del circuito integrato (IC) ha contribuito a rivoluzionare l'uso di segnali elettronici come i transistor in un design molto più piccolo e redditizio. Il circuito integrato, talvolta chiamato chip o microchip, è un wafer semiconduttore, spesso realizzato in silicio, che integra un insieme di circuiti elettronici, tra cui resistenze, transistor, condensatori e diodi, collegati tra loro per svolgere una funzione specifica. Un singolo circuito integrato può contenere da migliaia a milioni di circuiti elettronici, a seconda della potenza di calcolo.
I circuiti integrati sono molto importanti nella progettazione dei sistemi embedded perché hanno contribuito a rivoluzionare e migliorare l'uso dei circuiti elettronici. Prima dell'utilizzo dei circuiti integrati, componenti come transistor e resistenze venivano cablati insieme su un circuito stampato. Ma con l'introduzione dei circuiti integrati, questi componenti sono ora formati da un singolo chip più piccolo.
Oggi i circuiti integrati sono comunemente utilizzati nella progettazione elettronica e possono essere classificati come analogici, digitali o una combinazione di entrambi. I circuiti integrati possono essere utilizzati per diversi scopi, tra cui amplificatori, processori video, memorie per computer, interruttori e microprocessori.
Che cos'è un microprocessore?
Un microprocessore è un circuito integrato? La risposta è sì ed è considerato uno dei più complessi nel suo genere. Un microprocessore è un processore per computer che combina le funzioni di un'unità di elaborazione centrale (CPU) su un singolo circuito integrato o chip. Viene utilizzato in un sistema informatico per eseguire compiti logici e di calcolo in modo che altri circuiti esterni, tra cui la memoria o i circuiti integrati periferici, possano svolgere le funzioni previste.
Prima dell'invenzione del microprocessore, l'unità di controllo e di elaborazione di un computer, la CPU, era composta da transistor ed eventualmente da piccoli circuiti integrati, tutti montati singolarmente su un circuito stampato. L'invenzione del microprocessore ha reso possibile l'integrazione di questi componenti in un unico chip, riducendo così le dimensioni di queste tecnologie.
In generale, i microprocessori vengono utilizzati in applicazioni in cui il compito non è predefinito, come i computer o i videogiochi, dove il compito dipende dall'utente. In questi casi, i microprocessori sono adatti perché supportano un'ampia gamma di applicazioni informatiche.
Come i circuiti integrati e i microprocessori guidano i sistemi embedded
I circuiti integrati hanno aperto la strada ai sistemi embedded avanzati che conosciamo e utilizziamo oggi. I chip semiconduttori utilizzati in dispositivi come smartphone, tablet e laptop sono tutti circuiti integrati che forniscono al sistema i circuiti elettronici necessari per svolgere le funzioni previste.
In particolare, i microprocessori sono circuiti integrati di base comunemente utilizzati dagli ingegneri dei sistemi embedded nei progetti embedded. Il microprocessore è utilizzato per controllare le funzioni della CPU di un sistema embedded che esegue compiti come il recupero e la decodifica delle istruzioni dalla memoria principale e l'utilizzo di tali istruzioni per eseguire operazioni aritmetiche e logiche per altri dispositivi di memoria o di I/O.
Risoluzione dei problemi e sviluppo di sistemi embedded con circuiti integrati
I circuiti integrati, come i microprocessori, hanno bisogno di un protocollo di comunicazione per "parlare" e scambiare dati con vari componenti o addirittura con altri circuiti integrati all'interno di un sistema. I microprocessori spesso utilizzano protocolli come I2C, SPI o USB per lo scambio di dati. Con così tante parti interconnesse, tra cui il microprocessore/microcontrollore, i dispositivi di memoria e le periferiche di I/O, la progettazione e lo sviluppo di un sistema embedded possono essere impegnativi. È importante assicurarsi che ognuno di questi componenti lavori insieme per creare un sistema che funzioni correttamente.
Per determinare se ogni componente funziona come previsto, gli adattatori host e gli analizzatori di protocollo sono strumenti utili che gli ingegneri possono usare per testare e debuggare i sistemi e verificarne le prestazioni. Utilizzando questi strumenti, gli utenti possono facilmente emulare dispositivi master o slave, programmare rapidamente la memoria e monitorare il bus per individuare gli errori di comunicazione.
Total Phase offre una gamma di adattatori host e analizzatori di protocollo in grado di soddisfare le esigenze di diversi progetti.
Conclusione
Sia i circuiti integrati che i microprocessori sono una parte essenziale della comprensione e della creazione di sistemi embedded. I circuiti integrati ci hanno permesso di scalare il modo in cui utilizziamo e incorporiamo i transistor e altri circuiti elettronici nei progetti elettronici. Senza i circuiti integrati, non esisterebbero i microprocessori. I microprocessori ci permettono di integrare le funzionalità delle CPU nei dispositivi, consentendo ai nostri dispositivi di tutti i giorni di eseguire calcoli e compiti avanzati. Se da un lato questi componenti ci semplificano la vita, dall'altro creare sistemi funzionanti con successo può essere una sfida. Con i giusti strumenti di debug e sviluppo per testare e validare i sistemi, questi processi possono essere semplificati.