BackgroundEdit
De oorsprong van zowel de microprocessor als de microcontroller kan worden teruggevoerd op de uitvinding van de MOSFET (metaaloxide-semiconductor field-effect transistor), ook bekend als de MOS-transistor. Het werd uitgevonden door Mohamed M. Atalla en Dawon Kahng in Bell Labs in 1959, en voor het eerst gedemonstreerd in 1960. In hetzelfde jaar stelde Atalla het concept van de MOS-geïntegreerde schakeling voor, een geïntegreerde schakeling die van MOSFETs werd vervaardigd. In 1964 hadden MOS-chips een hogere transistordichtheid en lagere productiekosten bereikt dan bipolaire chips. MOS-chips Namen verder toe in complexiteit in een tempo dat door de wet van Moore werd voorspeld, wat leidde tot grootschalige integratie (LSI) met honderden transistors op een enkele mos-chip tegen de late jaren 1960. de toepassing van MOS-LSI-chips op computers was de basis voor de eerste microprocessors, toen ingenieurs begonnen te erkennen dat een complete computerprocessor op een enkele MOS-LSI-chip kon worden opgeslagen.de eerste multi-chip microprocessors, de vier-fase systemen AL1 in 1969 en de Garrett AIRESEARCH MP944 in 1970, werden ontwikkeld met meerdere MOS LSI chips. De eerste single-chip microprocessor was de Intel 4004, uitgebracht op een enkele MOS LSI chip in 1971. Het werd ontwikkeld door Federico Faggin, met behulp van zijn silicon-gate MOS-technologie, samen met Intel-ingenieurs Marcian Hoff en Stan Mazor, en Busicom-ingenieur Masatoshi Shima. Het werd gevolgd door de 4-bit Intel 4040, de 8-bit Intel 8008 en de 8-Bit Intel 8080. Al deze processors hadden meerdere externe chips nodig om een werkend systeem te implementeren, inclusief geheugen-en randinterfacechips. Als gevolg hiervan bedroegen de totale kosten van het systeem enkele honderden dollars (jaren zeventig VS), waardoor het onmogelijk was om kleine apparaten economisch te automatiseren. MOS-technologie introduceerde sub – $ 100 microprocessors, de 6501 en 6502, met als belangrijkste doel om dit economische obstakel aan te pakken, maar deze microprocessors hadden nog steeds externe ondersteuning, geheugen en perifere chips nodig die de totale systeemkosten in de honderden dollars hielden.een boek credits Ti ingenieurs Gary Boone en Michael Cochran met de succesvolle creatie van de eerste microcontroller in 1971. Het resultaat van hun werk was de TMS 1000, die in 1974 in de handel werd gebracht. Het combineerde alleen-lezen geheugen, lees / schrijf geheugen, processor en klok op één chip en was gericht op embedded systemen.in de vroege jaren zeventig begonnen Japanse elektronicafabrikanten microcontrollers voor auto ’s te produceren, waaronder 4-bit MCU’ s voor entertainment in de auto, automatische wissers, elektronische sloten en dashboard, en 8-bit MCU ‘ s voor motorbesturing.mede als reactie op het bestaan van de single-chip TMS 1000 ontwikkelde Intel een computersysteem op een chip die geoptimaliseerd was voor besturingstoepassingen, de Intel 8048. Het combineerde RAM en ROM op dezelfde chip met een microprocessor. Onder talrijke toepassingen, deze chip zou uiteindelijk zijn weg vinden in meer dan een miljard PC-toetsenborden. Op dat moment Intel ‘ s President, Luke J. Valenter, verklaarde dat de microcontroller was een van de meest succesvolle producten in de geschiedenis van het bedrijf, en hij breidde het budget van de microcontroller divisie met meer dan 25%.
De meeste microcontrollers hadden op dat moment gelijktijdige varianten. Men had EPROM-programmageheugen, met een transparant kwartsvenster in het deksel van de verpakking om het te kunnen wissen door blootstelling aan ultraviolet licht. Deze wisbare chips werden vaak gebruikt voor prototyping. De andere variant was een mask programmed ROM of een PROM variant die slechts één keer programmeerbaar was. Voor deze laatste werd soms de aanduiding OTP gebruikt, wat staat voor”one-time programmable”. In een OTP-microcontroller was het PROM meestal van hetzelfde type als de EPROM, maar het chippakket had geen kwartsvenster; omdat er geen manier was om de EPROM bloot te stellen aan ultraviolet licht, kon het niet worden gewist. Omdat de uitwisbare versies keramische pakketten met kwartsvensters nodig hadden, waren ze aanzienlijk duurder dan de OTP-versies, die in goedkope ondoorzichtige plastic verpakkingen konden worden gemaakt. Voor de uitwisbare varianten was kwarts nodig, in plaats van minder duur glas, voor zijn transparantie tot ultraviolet licht—waarvan glas grotendeels ondoorzichtig is—maar de belangrijkste kostenverschilgever was het keramische pakket zelf.
in 1993 kon de introductie van EEPROM-geheugen microcontrollers (beginnend met de Microchip PIC16C84) snel elektrisch worden gewist zonder een duur pakket zoals vereist voor EPROM, waardoor zowel rapid prototyping als in-system programming mogelijk was. (EEPROM-technologie was vóór deze tijd beschikbaar, maar de eerdere EEPROM was duurder en minder duurzaam, waardoor het ongeschikt voor goedkope in massa geproduceerde microcontrollers. In hetzelfde jaar introduceerde Atmel de eerste microcontroller met behulp van Flash-geheugen, een speciaal type EEPROM. Andere bedrijven volgden snel, met beide typen geheugen.
tegenwoordig zijn microcontrollers goedkoop en gemakkelijk beschikbaar voor hobbyisten, met grote online gemeenschappen rond bepaalde processors.
Volume en kostprijs
in 2002 waren ongeveer 55% van alle in de wereld verkochte CPU ‘ s 8-bit microcontrollers en microprocessors.
in 1997 werden meer dan twee miljard 8-bit microcontrollers verkocht, en volgens Semico werden in 2006 meer dan vier miljard 8-bit microcontrollers verkocht. Meer recent, Semico heeft beweerd dat de MCU-markt groeide 36,5% in 2010 en 12% in 2011.
een typisch thuis in een ontwikkeld land heeft waarschijnlijk slechts vier microprocessoren voor algemeen gebruik, maar ongeveer drie dozijn microcontrollers. Een typische mid-range auto heeft ongeveer 30 microcontrollers. Ze zijn ook te vinden in veel elektrische apparaten zoals wasmachines, magnetrons en telefoons.
historisch gezien heeft het 8-bits segment de MCU-markt gedomineerd 16-bits microcontrollers werden de grootste volume MCU-categorie in 2011, inhalen 8-bits apparaten voor het eerst dat jaar IC Insights gelooft dat de samenstelling van de MCU-markt zal ondergaan aanzienlijke veranderingen in de komende vijf jaar met 32-bits apparaten gestaag grijpen een groter deel van de verkoop en volume eenheden. Tegen 2017, 32-bit MCU ’s zijn naar verwachting goed voor 55% van de microcontroller verkoop in termen van volume per eenheid, 32-bit MCU’ s zijn naar verwachting goed voor 38% van de microcontroller zendingen in 2017, terwijl 16 – bit apparaten 34% van het totaal zal vertegenwoordigen, en 4-/8-bit ontwerpen zijn naar verwachting 28% van de verkochte eenheden dat jaar.De 32-bit MCU markt zal naar verwachting snel groeien als gevolg van de toenemende vraag naar hogere niveaus van precisie in embedded-processing systemen en de groei in connectiviteit met behulp van het Internet. In de komende jaren zullen complexe 32-bit MCU ‘ s naar verwachting goed zijn voor meer dan 25% van de verwerkingscapaciteit in voertuigen.
– IC Insights, MCU Market on Migration Path to 32-bit and ARM-based Devices
fabricagekosten kunnen lager zijn dan $0,10 per eenheid.
kosten zijn in de loop van de tijd gedaald, met de goedkoopste 8-bit microcontrollers die beschikbaar zijn voor minder dan 0,03 USD in 2018, en sommige 32-bit microcontrollers rond US$1 voor vergelijkbare hoeveelheden.
in 2012 bedroeg de gemiddelde prijs voor een microcontroller US$0,88 ($0,69 voor een microcontroller), na een wereldwijde crisis—een slechtste jaarlijkse daling en herstel ooit en een gemiddelde verkoopprijs die jaar-op-jaar daalde met 17%—de grootste daling sinds de jaren tachtig. 4-/8- bit, $ 0,59 voor 16-bit, $ 1,76 voor 32-bit).
in 2012 bedroeg de wereldwijde omzet van 8-bit microcontrollers ongeveer $ 4 miljard, terwijl 4-bit microcontrollers ook een aanzienlijke omzet zagen.
in 2015 konden 8-bit microcontrollers worden gekocht voor $0.311 (1.000 eenheden), 16-bit voor $0.385 (1.000 eenheden) en 32-bit voor $0.378 (1.000 eenheden), maar tegen $0.35 voor 5.000).
in 2018 kunnen 8-bit microcontrollers worden gekocht voor $0,03, 16-bit voor $ 0,393 (1.000 eenheden, maar $0,563 voor 100 of $0,349 voor volledige rollen van 2.000), en 32-bit voor $0,503 (1.000 eenheden, maar $0,466 voor 5.000). Een goedkopere 32-bit microcontroller, in eenheden van één, kan worden gehouden voor $ 0.891.
in 2018 zijn de laaggeprijsde microcontrollers hierboven uit 2015 allemaal duurder (met inflatie berekend tussen 2018 en 2015 prijzen voor die specifieke eenheden) bij: de 8-bit microcontroller kan worden gekocht voor $0,319 (1.000 eenheden) of 2,6% hoger, de 16-bit voor $0.464 (1.000 eenheden) of 21% hoger, en de 32-bit voor $0.503 (1.000 eenheden, maar op $0.466 voor 5.000) of 33% hoger.
kleinste computerEdit
op 21 juni 2018 werd de “kleinste computer ter wereld” aangekondigd door de Universiteit van Michigan. Het apparaat is een ” 0.04mm3 16nW draadloos en batteryless sensorsysteem met geïntegreerde Cortex-M0+ processor en optische communicatie voor cellulaire temperatuurmeting.”Het” meet slechts 0.3 mm aan een kant-dwergachtig door een rijstkorrel. Naast de RAM en fotovoltaïek hebben de nieuwe computerapparaten processors en draadloze zenders en ontvangers. Omdat ze te klein zijn om conventionele radioantennes te hebben, ontvangen en verzenden ze data met zichtbaar licht. Een basisstation levert Licht Voor stroom en programmering, en het ontvangt de gegevens.”Het apparaat is 1/10e de grootte van IBM’ s eerder geclaimde wereldrecord-formaat computer van maanden terug in Maart 2018, die is “kleiner dan een korrel zout”, heeft een miljoen transistors, kost minder dan $0.10 te produceren, en, gecombineerd met blockchain technologie, is bedoeld voor logistiek en ” crypto-ankers— – digitale vingerafdruk toepassingen.