BackgroundEdit
oprindelsen af både mikroprocessoren og mikrocontrolleren kan spores tilbage til opfindelsen af MOSFET (metal-oksid-halvleder felt-effekt transistor), også kendt som MOS transistor. Det blev opfundet af Mohamed M. Atalla og Kahng på Bell Labs i 1959, og først demonstreret i 1960. Samme år foreslog Atalla konceptet med MOS integrated circuit, som var en integreret kredsløbschip fremstillet af MOSFET ‘ er. I 1964 havde MOS-chips nået højere transistortæthed og lavere produktionsomkostninger end bipolære chips. MOS-chips steg yderligere i kompleksitet med en hastighed forudsagt af Moores lov, hvilket førte til storskala integration (LSI) med hundreder af transistorer på en enkelt MOS-chip i slutningen af 1960 ‘ erne. anvendelsen af MOS LSI-chips til computing var grundlaget for de første mikroprocessorer, da ingeniører begyndte at erkende, at en komplet computerprocessor kunne være indeholdt på en enkelt MOS LSI-chip.
de første multi-chip mikroprocessorer, de Firefasede systemer AL1 i 1969 og Garrett AiResearch MP944 i 1970, blev udviklet med flere MOS LSI chips. Den første single-chip mikroprocessor var Intel 4004, udgivet på en enkelt MOS LSI chip i 1971. Det blev udviklet af Federico Faggin ved hjælp af sin silicon-gate MOS-teknologi sammen med Intel-ingeniører Marcian Hoff og Stan Masorog Busicom ingeniør Masatoshi Shima. Det blev efterfulgt af 4-bit Intel 4040, 8-bit Intel 8008 og 8-bit Intel 8080. Alle disse processorer krævede flere eksterne chips for at implementere et arbejdssystem, herunder hukommelse og perifere grænsefladechips. Som et resultat var de samlede systemomkostninger flere hundrede (1970 ‘ ers amerikanske) dollars, hvilket gjorde det umuligt at computerisere små apparater økonomisk. MOS-teknologi introducerede under$100 mikroprocessorer, 6501 og 6502, med det primære mål at tackle denne økonomiske hindring, men disse mikroprocessorer krævede stadig ekstern support, hukommelse og perifere chips, som holdt de samlede systemomkostninger i hundreder af dollars.
Udviklingredit
en bog krediterer ti-ingeniører Gary Boone og Michael Cochran med den vellykkede oprettelse af den første mikrocontroller i 1971. Resultatet af deres arbejde var TMS 1000, som blev kommercielt tilgængelig i 1974. Det kombinerede skrivebeskyttet hukommelse, læse/skrive hukommelse, processor og ur på en chip og var målrettet mod indlejrede systemer.
i begyndelsen til midten af 1970 ‘erne begyndte japanske elektronikproducenter at producere mikrocontrollere til biler, herunder 4-bit MCU’ er til underholdning i bilen, automatiske viskere, elektroniske låse og instrumentbræt og 8-bit MCU ‘ er til motorstyring.
delvist som svar på eksistensen af single-chip TMS 1000 udviklede Intel et computersystem på en chip optimeret til kontrolapplikationer, Intel 8048, med kommercielle dele første forsendelse i 1977. Det kombinerede RAM og ROM på samme chip med en mikroprocessor. Blandt adskillige applikationer ville denne chip til sidst finde vej ind i over en milliard PC-tastaturer. På det tidspunkt sagde Intels præsident, Luke J. Valenter, at mikrocontrolleren var et af de mest succesrige produkter i virksomhedens historie, og han udvidede mikrocontrollerdivisionens budget med over 25%.
de fleste mikrocontrollere på dette tidspunkt havde samtidige varianter. Den ene havde EPROM-programhukommelse med et gennemsigtigt kvartsvindue i låget på pakken, så det kunne slettes ved udsættelse for ultraviolet lys. Disse sletbare chips blev ofte brugt til prototyping. Den anden variant var enten en maske programmeret ROM eller en PROM variant, som kun var programmerbar en gang. For sidstnævnte blev betegnelsen OTP undertiden brugt og stod for”engangsprogrammerbar”. I en OTP-mikrocontroller var PROM normalt af samme type som EPROM, men chippakken havde intet kvartsvindue; fordi der ikke var nogen måde at udsætte EPROM for ultraviolet lys, kunne det ikke slettes. Fordi de sletbare versioner krævede keramiske pakker med kvartsvinduer, var de betydeligt dyrere end OTP-versionerne, som kunne fremstilles i billigere uigennemsigtige plastpakker. For de sletbare varianter var kvarts påkrævet i stedet for billigere glas for dets gennemsigtighed over for ultraviolet lys—som glas stort set er uigennemsigtigt—men den største omkostningsdifferentiator var selve keramikpakken.
i 1993 tillod introduktionen af EEPROM-hukommelse mikrocontrollere (begyndende med mikrochip PIC16C84) at blive slettet elektrisk hurtigt uden en dyr pakke efter behov for EPROM, hvilket muliggør både hurtig prototyping og programmering i systemet. (EEPROM-teknologi havde været tilgængelig før dette tidspunkt, men den tidligere EEPROM var dyrere og mindre holdbar, hvilket gjorde den uegnet til billige masseproducerede mikrocontrollere.) Samme år introducerede Atmel den første mikrocontroller ved hjælp af flashhukommelse, en speciel type EEPROM. Andre virksomheder fulgte hurtigt efter, med begge hukommelsestyper.
i dag er mikrocontrollere billige og let tilgængelige for hobbyister med store online-samfund omkring visse processorer.
volumen og omkostningredit
i 2002 var omkring 55% af alle CPU ‘ er, der blev solgt i verden, 8-bit mikrocontrollere og mikroprocessorer.
over to milliarder 8-bit mikrocontrollere blev solgt i 1997, og ifølge Semico blev der solgt over fire milliarder 8-bit mikrocontrollere i 2006. For nylig har Semico hævdet, at MCU-markedet voksede 36.5% i 2010 og 12% i 2011.
et typisk hjem i et udviklet land har sandsynligvis kun fire generelle mikroprocessorer, men omkring tre dusin mikrocontrollere. En typisk mellemklasse bil har omkring 30 mikrocontrollere. De kan også findes i mange elektriske apparater såsom vaskemaskiner, mikrobølgeovne og telefoner.
historisk set har 8-bit segmentet domineret MCU-markedet 16-bit mikrocontrollere blev den største volumen MCU-kategori i 2011 og overhalede 8-bit enheder for første gang det år IC Insights mener, at MCU-markedets sammensætning vil gennemgå væsentlige ændringer i de næste fem år med 32-bit enheder, der støt griber en større andel af salgs-og enhedsvolumener. I 2017 forventes 32-bit MCU ‘er at tegne sig for 55% af mikrocontrollersalget med hensyn til enhedsvolumen, 32-bit MCU’ er forventes at tegne sig for 38% af mikrocontrollerforsendelser i 2017, mens 16-bit enheder repræsenterer 34% af det samlede antal, og 4-/8-bitdesign forventes at være 28% af de solgte enheder det år.32-bit MCU-markedet forventes at vokse hurtigt på grund af stigende efterspørgsel efter højere niveauer af præcision i indlejrede behandlingssystemer og væksten i forbindelse med internettet. I de næste par år forventes komplekse 32-bit MCU ‘ er at tegne sig for over 25% af processorkraften i køretøjer.
-IC Insights, MCU-marked på migrationssti til 32-bit og ARM-baserede enheder
omkostninger til fremstilling kan være under $0.10 pr.
omkostningerne er faldet over tid, hvor de billigste 8-bit mikrocontrollere er tilgængelige for under 0.03 USD i 2018, og nogle 32-bit mikrocontrollere omkring US$1 for lignende mængder.
i 2012, efter en global krise – et værste nogensinde årligt salgsfald og opsving og gennemsnitlig salgspris år-over-år, der faldt 17% – den største reduktion siden 1980—erne-var gennemsnitsprisen for en mikrocontroller us$0.88 ($0.69 for 4-/8-bit, $0,59 for 16-bit, $1,76 for 32-bit).
i 2012 var verdensomspændende salg af 8-bit mikrocontrollere omkring 4 milliarder dollars, mens 4-bit mikrocontrollere også oplevede et betydeligt salg.
i 2015 kunne 8-bit mikrocontrollere købes for $0.311 (1.000 enheder), 16-bit for $0.385 (1.000 enheder) og 32-bit for $0.378 (1.000 enheder, men til $0.35 til 5.000).
i 2018 kan 8-bit mikrocontrollere købes for $0,03, 16-bit for $0,393 (1.000 enheder, men til $0,563 for 100 eller $0,349 for fuld hjul på 2.000) og 32-bit for $0,503 (1.000 enheder, men til $0,466 for 5.000). En billigere 32-bit mikrocontroller, i enheder af en, kan fås til $0.891.
i 2018 er de billige mikrocontrollere ovenfor fra 2015 Alle dyrere (med inflation beregnet mellem 2018 og 2015 priser for de specifikke enheder) på: 8-bit mikrocontrolleren kan købes for $0.319 (1.000 enheder) eller 2.6% højere, 16-bit en til $0.464 (1.000 enheder) eller 21% højere, og 32-bit en til $0,503 (1.000 enheder, men til $0,466 for 5.000) eller 33% højere.
mindste computerredigering
den 21.juni 2018 blev “verdens mindste computer” annonceret af University of Michigan. Enheden er et ” 0.04mm3 16nn trådløst og batteryløst sensorsystem med integreret hjernebark-M0+ processor og optisk kommunikation til cellulær temperaturmåling.”Det” måler kun 0.3 mm til en side-dværget af et riskorn. Ud over RAM og fotovoltaik har de nye computerenheder processorer og trådløse sendere og modtagere. Fordi de er for små til at have konventionelle radioantenner, modtager og transmitterer de data med synligt lys. En basestation giver lys til strøm og programmering, og den modtager dataene.”Enheden er 1/10 af størrelsen på IBMs tidligere hævdede verdensrekordstore computer fra måneder tilbage i Marts 2018, som er “mindre end et saltkorn”, har en million transistorer, koster mindre end $0.10 at fremstille, og kombineret med blockchain teknologi, er beregnet til logistik og “krypto-ankre”—digitale fingeraftryk applikationer.