BackgroundEdit
Le origini di entrambi i microprocessore e microcontrollore può essere fatta risalire all’invenzione del MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), noto anche come il MOS del transistor. Fu inventato da Mohamed M. Atalla e Dawon Kahng ai Bell Labs nel 1959 e dimostrato per la prima volta nel 1960. Lo stesso anno, Atalla propose il concetto del circuito integrato MOS, che era un chip a circuito integrato fabbricato da MOSFET. Nel 1964, i chip MOS avevano raggiunto una maggiore densità di transistor e costi di produzione inferiori rispetto ai chip bipolari. I chip MOS aumentarono ulteriormente in complessità a un ritmo previsto dalla legge di Moore, portando all’integrazione su larga scala (LSI) con centinaia di transistor su un singolo chip MOS entro la fine degli anni ‘ 60. L’applicazione dei chip MOS LSI al calcolo fu la base per i primi microprocessori, poiché gli ingegneri iniziarono a riconoscere che un processore completo poteva essere contenuto su un singolo chip MOS LSI.
I primi microprocessori multi-chip, i sistemi a quattro fasi AL1 nel 1969 e il Garrett AiResearch MP944 nel 1970, sono stati sviluppati con più chip MOS LSI. Il primo microprocessore a chip singolo fu l’Intel 4004, rilasciato su un singolo chip MOS LSI nel 1971. È stato sviluppato da Federico Faggin, utilizzando la sua tecnologia MOS silicon-gate, insieme agli ingegneri Intel Marcian Hoff e Stan Mazor e all’ingegnere Busicom Masatoshi Shima. È stato seguito dall’Intel 4040 a 4 bit, dall’Intel 8008 a 8 bit e dall’Intel 8080 a 8 bit. Tutti questi processori richiedevano diversi chip esterni per implementare un sistema funzionante, inclusi chip di memoria e interfaccia periferica. Di conseguenza, il costo totale del sistema era di diverse centinaia di dollari (1970), rendendo impossibile l’informatizzazione economica dei piccoli elettrodomestici. MOS Technology introdusse microprocessori sub-$100, il 6501 e il 6502, con l’obiettivo principale di affrontare questo ostacolo economico, ma questi microprocessori richiedevano ancora supporto esterno, memoria e chip periferici che mantenevano il costo totale del sistema nelle centinaia di dollari.
Sviluppomodifica
Un libro attribuisce agli ingegneri Gary Boone e Michael Cochran il successo della creazione del primo microcontrollore nel 1971. Il risultato del loro lavoro fu il TMS 1000, che divenne disponibile in commercio nel 1974. Combinava memoria di sola lettura, memoria di lettura / scrittura, processore e clock su un chip ed era mirato ai sistemi embedded.
Durante la prima metà degli anni 1970, i produttori di elettronica giapponesi iniziarono a produrre microcontrollori per automobili, inclusi MCU a 4 bit per l’intrattenimento in auto, tergicristalli automatici, serrature elettroniche e cruscotto e MCU a 8 bit per il controllo del motore.
In parte in risposta all’esistenza del single-chip TMS 1000, Intel ha sviluppato un sistema informatico su un chip ottimizzato per applicazioni di controllo, l’Intel 8048, con parti commerciali prima spedizione nel 1977. Ha combinato RAM e ROM sullo stesso chip con un microprocessore. Tra le numerose applicazioni, questo chip sarebbe finalmente trovare la sua strada in oltre un miliardo di tastiere per PC. A quel tempo il presidente di Intel, Luke J. Valenter, dichiarò che il microcontrollore era uno dei prodotti di maggior successo nella storia dell’azienda e ampliò il budget della divisione microcontrollori di oltre il 25%.
La maggior parte dei microcontrollori in questo momento aveva varianti simultanee. Uno aveva memoria di programma EPROM, con una finestra di quarzo trasparente nel coperchio della confezione per consentire di essere cancellato dall’esposizione alla luce ultravioletta. Questi chip cancellabili sono stati spesso utilizzati per la prototipazione. L’altra variante era una maschera ROM programmata o una variante PROM che era programmabile solo una volta. Per quest’ultimo, a volte è stata utilizzata la designazione OTP, che sta per “programmabile una tantum”. In un microcontrollore OTP, il PROM era solitamente di tipo identico all’EPROM, ma il pacchetto di chip non aveva finestre al quarzo; poiché non c’era modo di esporre l’EPROM alla luce ultravioletta, non poteva essere cancellato. Poiché le versioni cancellabili richiedevano pacchetti in ceramica con finestre al quarzo, erano significativamente più costose delle versioni OTP, che potevano essere realizzate in pacchetti di plastica opaca a basso costo. Per le varianti cancellabili, il quarzo era richiesto, invece del vetro meno costoso, per la sua trasparenza alla luce ultravioletta—a cui il vetro è in gran parte opaco—ma il principale differenziatore di costo era il pacchetto ceramico stesso.
Nel 1993, l’introduzione della memoria EEPROM ha permesso ai microcontrollori (a partire dal Microchip PIC16C84) di essere cancellati elettricamente rapidamente senza un pacchetto costoso come richiesto per le EPROM, consentendo sia la prototipazione rapida che la programmazione in-system. (La tecnologia EEPROM era stata disponibile prima di questo tempo, ma la EEPROM precedente era più costosa e meno duratura, rendendola inadatta ai microcontrollori prodotti in serie a basso costo.) Nello stesso anno, Atmel ha introdotto il primo microcontrollore che utilizza la memoria Flash, un tipo speciale di EEPROM. Altre aziende rapidamente seguito l’esempio, con entrambi i tipi di memoria.
Al giorno d’oggi i microcontrollori sono economici e facilmente disponibili per gli hobbisti, con grandi comunità online intorno a determinati processori.
Volume e costOdit
Nel 2002, circa il 55% di tutte le CPU vendute nel mondo erano microcontrollori e microprocessori a 8 bit.
Oltre due miliardi di microcontrollori a 8 bit sono stati venduti nel 1997 e, secondo Semico, oltre quattro miliardi di microcontrollori a 8 bit sono stati venduti nel 2006. Più recentemente, Semico ha affermato che il mercato MCU è cresciuto del 36,5% nel 2010 e del 12% nel 2011.
È probabile che una casa tipica in un paese sviluppato abbia solo quattro microprocessori generici, ma circa tre dozzine di microcontrollori. Una tipica automobile di fascia media ha circa 30 microcontrollori. Possono anche essere trovati in molti dispositivi elettrici come lavatrici, forni a microonde e telefoni.
Storicamente, la 8-bit segmento ha dominato la MCU mercato a 16 bit, microcontrollori è diventato il più grande volume di MCU categoria nel 2011, il sorpasso a 8-bit dispositivi per la prima volta in quell’anno IC Insights ritiene che il trucco della MCU mercato subirà delle modifiche sostanziali nei prossimi cinque anni con 32-bit dispositivi costantemente grabbing una quota maggiore di vendite e il volume. Entro il 2017, gli MCU a 32 bit dovrebbero rappresentare il 55% delle vendite di microcontrollori in termini di volumi unitari, gli MCU a 32 bit dovrebbero rappresentare il 38% delle spedizioni di microcontrollori nel 2017, mentre i dispositivi a 16 bit rappresenteranno il 34% del totale e 4-/8-si prevede che i progetti bit siano il 28% delle unità vendute quell’anno.Si prevede che il mercato delle MCU a 32 bit crescerà rapidamente a causa della crescente domanda di livelli più elevati di precisione nei sistemi di elaborazione embedded e della crescita della connettività tramite Internet. Nei prossimi anni, le MCU complesse a 32 bit dovrebbero rappresentare oltre il 25% della potenza di elaborazione nei veicoli.
— IC Insights, MCU Market on Migration Path to 32-bit and ARM-based Devices
Il costo di produzione può essere inferiore a $0,10 per unità.
Il costo è crollato nel tempo, con i microcontrollori a 8 bit più economici disponibili per meno di 0,03 USD nel 2018 e alcuni microcontrollori a 32 bit intorno a US 1 1 per quantità simili.
Nel 2012, a seguito di una crisi globale-un peggior calo delle vendite annuali e recupero e prezzo medio di vendita anno su anno precipitare 17— – la più grande riduzione dal 1980-il prezzo medio per un microcontrollore era US US 0.88 ($0.69 per 4-/8-bit, $0,59 per 16 bit, $1,76 per 32 bit).
Nel 2012, le vendite mondiali di microcontrollori a 8 bit sono state di circa $4 miliardi, mentre i microcontrollori a 4 bit hanno registrato vendite significative.
Nel 2015, i microcontrollori a 8 bit potrebbero essere acquistati per $0,311 (1.000 unità), 16 bit per $0,385 (1.000 unità) e 32 bit per $0,378 (1.000 unità, ma a $0.35 per 5.000).
Nel 2018, microcontroller a 8 bit può essere acquistato per $0.03 a 16-bit per $0.393 (1.000 unità, ma a $0.563 per 100 o $0.349 per full reel di 2.000), e 32-bit per $0.503 (1.000 unità, ma a $0.466 per 5.000). Un microcontrollore a 32 bit a basso prezzo, in unità di uno, può essere avuto per $0.891.
Nel 2018, i microcontrollori a basso prezzo sopra dal 2015 sono tutti più costosi (con l’inflazione calcolata tra i prezzi 2018 e 2015 per quelle unità specifiche) a: il microcontrollore a 8 bit può essere acquistato per $0.319 (1.000 unità) o 2.6% in più, quello a 16 bit per $0.464 (1.000 unità) o il 21% in più, e quello a 32 bit per $0,503 (1.000 unità, ma a $0,466 per 5.000) o il 33% in più.
più Piccolo computerEdit
il 21 giugno 2018, il “piccolo mondo computer” è stato annunciato dall’Università del Michigan. Il dispositivo è un ” 0. 04mm3 16nW wireless e sistema di sensori senza batteria con processore Cortex-M0+ integrato e comunicazione ottica per la misurazione della temperatura cellulare.”It” misura solo 0.3 mm a lato-sminuito da un chicco di riso. Oltre alla RAM e al fotovoltaico, i nuovi dispositivi informatici dispongono di processori e trasmettitori e ricevitori wireless. Poiché sono troppo piccoli per avere antenne radio convenzionali, ricevono e trasmettono dati con luce visibile. Una stazione base fornisce luce per l’alimentazione e la programmazione e riceve i dati.”Il dispositivo è 1 / 10th delle dimensioni del computer IBM precedentemente affermato da record mondiale da mesi a marzo 2018, che è “più piccolo di un granello di sale”, ha un milione di transistor, costa meno di $0.10 per la produzione e, combinato con la tecnologia blockchain, è destinato alla logistica e alle “cripto-ancore”—applicazioni di impronte digitali digitali.