BackgroundEdit
ursprunget till både mikroprocessorn och mikrokontroller kan spåras tillbaka till uppfinningen av MOSFET (Metal-oxid-semiconductor field-effect transistor), även känd som MOS transistor. Det uppfanns av Mohamed M. Atalla och Dawon Kahng på Bell Labs 1959 och demonstrerades först 1960. Samma år föreslog Atalla konceptet för MOS integrated circuit, som var ett integrerat kretschip tillverkat av MOSFET. År 1964 hade MOS-chips nått högre transistordensitet och lägre tillverkningskostnader än bipolära chips. MOS-chips ökade ytterligare i komplexitet med en hastighet som förutspåddes av Moores lag, vilket ledde till storskalig integration (LSI) med hundratals transistorer på ett enda MOS-chip i slutet av 1960-talet. tillämpningen av MOS LSI-chips på datorer var grunden för de första mikroprocessorerna, eftersom ingenjörer började erkänna att en komplett datorprocessor kunde finnas på ett enda MOS LSI-chip.
de första mikroprocessorerna med flera chip, Fyrafassystemen AL1 1969 och Garrett AiResearch MP944 1970, utvecklades med flera MOS LSI-chips. Den första mikroprocessorn med en chip var Intel 4004, släppt på ett enda MOS LSI-chip 1971. Det utvecklades av Federico Faggin, med sin kiselgrind MOS-teknik, tillsammans med Intel-ingenjörerna Marcian Hoff och Stan Mazor, och busicom-ingenjör Masatoshi Shima. Det följdes av 4-bitars Intel 4040, 8-bitars Intel 8008 och 8-bitars Intel 8080. Alla dessa processorer krävde flera externa chips för att implementera ett arbetssystem, inklusive minnes-och perifera gränssnittschips. Som ett resultat var den totala systemkostnaden flera hundra (1970-talet amerikanska) dollar, vilket gjorde det omöjligt att ekonomiskt datorisera små apparater. MOS-tekniken introducerade mikroprocessorer under$100, 6501 och 6502, med huvudmålet att ta itu med detta ekonomiska hinder, men dessa mikroprocessorer krävde fortfarande externt stöd, minne och perifera chips som höll den totala systemkostnaden i hundratals dollar.
Utvecklingsredigera
en bok krediterar ti-ingenjörerna Gary Boone och Michael Cochran med den framgångsrika skapandet av den första mikrokontroller 1971. Resultatet av deras arbete var TMS 1000, som blev kommersiellt tillgängligt 1974. Det kombinerade skrivskyddat minne, läs/skriv minne, processor och klocka på ett chip och riktades mot inbyggda system.
under början till mitten av 1970-talet började japanska elektroniktillverkare producera mikrokontroller för bilar, inklusive 4-bitars MCU för underhållning i bilen, automatiska vindrutetorkare, elektroniska lås och instrumentpanel och 8-bitars MCU för motorstyrning.
delvis som svar på förekomsten av single-chip TMS 1000 utvecklade Intel ett datorsystem på ett chip optimerat för kontrollapplikationer, Intel 8048, med kommersiella delar första frakt 1977. Det kombinerade RAM och ROM på samma chip med en mikroprocessor. Bland många applikationer skulle detta chip så småningom hitta sin väg till över en miljard PC-tangentbord. Vid den tiden uppgav Intels President, Luke J. Valenter, att mikrokontroller var en av de mest framgångsrika produkterna i företagets historia, och han utvidgade microcontroller-Divisionens budget med över 25%.
de flesta mikrokontroller vid denna tidpunkt hade samtidiga varianter. Man hade EPROM – programminne, med ett transparent kvartsfönster i locket på förpackningen så att det kan raderas genom exponering för ultraviolett ljus. Dessa raderbara chips användes ofta för prototyper. Den andra varianten var antingen en mask programmerad ROM eller en PROM variant som bara var programmerbar en gång. För den senare användes ibland beteckningen OTP och stod för”engångs programmerbar”. I en OTP-mikrokontroller var PROM vanligtvis av samma typ som EPROM, men chippaketet hade inget kvartsfönster; eftersom det inte fanns något sätt att exponera EPROM för ultraviolett ljus kunde det inte raderas. Eftersom de raderbara versionerna krävde keramiska paket med kvartsfönster var de betydligt dyrare än OTP-versionerna, vilket kunde göras i billigare ogenomskinliga plastpaket. För de raderbara varianterna krävdes kvarts istället för billigare glas för dess transparens mot ultraviolett ljus—till vilket glas i stort sett är ogenomskinligt—men den huvudsakliga kostnadsdifferentiatorn var själva keramikpaketet.
1993 tillät introduktionen av EEPROM-minne mikrokontroller (som började med mikrochip PIC16C84) att raderas elektriskt snabbt utan ett dyrt paket som krävs för EPROM, vilket möjliggör både snabb prototypning och systemprogrammering. (EEPROM-tekniken hade varit tillgänglig före denna tid, men den tidigare EEPROM var dyrare och mindre hållbar, vilket gjorde den olämplig för billiga massproducerade mikrokontroller.) Samma år introducerade Atmel den första mikrokontroller med flashminne, en speciell typ av EEPROM. Andra företag följde snabbt efter, med båda minnestyperna.
numera är mikrokontroller billiga och lättillgängliga för hobbyister, med stora onlinemiljöer runt vissa processorer.
volym och costEdit
2002 var cirka 55% av alla processorer som såldes i världen 8-bitars mikrokontroller och mikroprocessorer.
över två miljarder 8-bitars mikrokontroller såldes 1997, och enligt Semico såldes över fyra miljarder 8-bitars mikrokontroller 2006. På senare tid har Semico hävdat att MCU-marknaden växte med 36,5% 2010 och 12% 2011.
ett typiskt hem i ett utvecklat land kommer sannolikt att ha endast fyra allmänna mikroprocessorer men cirka tre dussin mikrokontroller. En typisk mellanklassbil har cirka 30 mikrokontroller. De finns också i många elektriska apparater som tvättmaskiner, mikrovågsugnar och telefoner.
historiskt sett har 8-bitarssegmentet dominerat MCU-marknaden 16-bitars mikrokontroller blev den största volymen MCU-kategorin 2011 och tog över 8-bitarsenheter för första gången det året IC Insights tror att MCU-marknadens smink kommer att genomgå betydande förändringar under de kommande fem åren med 32-bitarsenheter som stadigt tar en större andel av försäljnings-och enhetsvolymerna. År 2017 förväntas 32-bitars MCU: er stå för 55% av försäljningen av mikrokontroller när det gäller enhetsvolymer, 32-bitars MCU: er förväntas stå för 38% av microcontroller-leveranserna 2017, medan 16-bitars enheter kommer att representera 34% av det totala, och 4-/8-bitdesign förväntas vara 28% av de sålda enheterna det året.32-bitars MCU-marknaden förväntas växa snabbt på grund av ökad efterfrågan på högre precisionsnivåer i inbyggda bearbetningssystem och tillväxten i anslutning via Internet. Under de närmaste åren förväntas komplexa 32-bitars MCU: er stå för över 25% av processorkraften i fordon.
— IC Insights, MCU-marknaden på migrationsväg till 32-bitars och ARM-baserade enheter
kostnad för tillverkning kan vara under $0.10 per enhet.
kostnaden har sjunkit över tiden, med de billigaste 8-bitars mikrokontrollerna tillgängliga för under 0.03 USD i 2018 och några 32-bitars mikrokontroller runt US$1 för liknande kvantiteter.
i 2012, efter en global kris-en värsta någonsin årlig försäljningsnedgång och återhämtning och genomsnittligt försäljningspris från år till år som störtade 17% – den största minskningen sedan 1980—talet-det genomsnittliga priset för en mikrokontroller var US$0.88 ($0.69 för 4-/8-bit, $0.59 för 16-bit, $1.76 för 32-bit).
under 2012 var den globala försäljningen av 8-bitars mikrokontroller cirka 4 miljarder dollar, medan 4-bitars mikrokontroller också såg betydande försäljning.
år 2015 kunde 8-bitars mikrokontroller köpas för $0.311 (1000 enheter), 16-bitars för $0.385 (1000 enheter) och 32-bitars för $0.378 (1000 enheter, men vid $0.35 för 5000).
år 2018 Kan 8-bitars mikrokontroller köpas för $0,03, 16-bitars för $0,393 (1000 enheter, men vid $0,563 för 100 eller $0,349 för full rulle på 2000) och 32-bitars för $0,503 (1000 enheter, men vid $0,466 för 5000). En billigare 32-bitars mikrokontroller, i enheter av en, kan fås för $ 0.891.
i 2018 är de billiga mikrokontrollerna ovan från 2015 alla dyrare (med inflation beräknad mellan 2018 och 2015 priser för de specifika enheterna) på: 8-bitars mikrokontroller kan köpas för $0.319 (1000 enheter) eller 2.6% högre, 16-bitars en för $0.464 (1000 enheter) eller 21% högre, och 32-bitars en för $0,503 (1000 enheter, men vid $0,466 för 5000) eller 33% högre.
minsta datorredigera
den 21 juni 2018 tillkännagavs ”världens minsta dator” av University of Michigan. Enheten är ett ” 0.04mm3 16nw trådlöst och batterilöst sensorsystem med integrerad Cortex-M0+ – processor och optisk kommunikation för cellulär temperaturmätning.”Det” mäter bara 0.3 mm till en sida-dvärgad av ett riskorn. Förutom RAM och solceller har de nya datorenheterna processorer och trådlösa sändare och mottagare. Eftersom de är för små för att ha konventionella radioantenner, tar de emot och sänder data med synligt ljus. En basstation ger ljus för kraft och programmering, och den tar emot data.”Enheten är 1/10: e storleken på IBMs tidigare hävdade världsrekordstor dator från månader tillbaka i mars 2018, som är ”mindre än ett saltkorn”, har en miljon transistorer, kostar mindre än $0.10 att tillverka, och i kombination med blockchain-teknik, är avsedd för logistik och ”kryptoankare”—digitala fingeravtrycksapplikationer.