Backgrounded
originile microprocesorului și ale microcontrolerului pot fi urmărite înapoi la invenția MOSFET (tranzistor cu efect de câmp metal-oxid-semiconductor), cunoscut și sub numele de tranzistor MOS. A fost inventat de Mohamed M. Atalla și Dawon Kahng la Bell Labs în 1959 și demonstrat pentru prima dată în 1960. În același an, Atalla a propus conceptul de circuit integrat MOS, care era un cip de circuit integrat fabricat din MOSFET-uri. Până în 1964, cipurile MOS au atins o densitate mai mare a tranzistorului și costuri de fabricație mai mici decât cipurile bipolare. Cipurile MOS au crescut și mai mult în complexitate la o rată prevăzută de legea lui Moore, ducând la integrarea pe scară largă (LSI) cu sute de tranzistoare pe un singur cip MOS până la sfârșitul anilor 1960. aplicarea cipurilor MOS LSI la calcul a stat la baza primelor microprocesoare, deoarece inginerii au început să recunoască faptul că un procesor complet de computer ar putea fi conținut pe un singur cip MOS LSI.
primele microprocesoare multi-chip, sistemele cu patru faze AL1 în 1969 și Garrett AiResearch MP944 în 1970, au fost dezvoltate cu mai multe cipuri MOS LSI. Primul microprocesor cu un singur cip a fost Intel 4004, lansat pe un singur cip MOS LSI în 1971. A fost dezvoltat de Federico Faggin, folosind tehnologia MOS silicon-gate, împreună cu inginerii Intel Marcian Hoff și Stan Mazor și inginerul Busicom Masatoshi Shima. A fost urmat de Intel 4-bit 4040, Intel 8-bit 8008 și Intel 8-bit 8080. Toate aceste procesoare au necesitat mai multe cipuri externe pentru a implementa un sistem de lucru, inclusiv cipuri de memorie și interfață periferică. Drept urmare, costul total al sistemului a fost de câteva sute (SUA din anii 1970), ceea ce face imposibilă computerizarea economică a aparatelor mici. MOS Technology a introdus microprocesoare sub 100 USD, 6501 și 6502, cu scopul principal de a aborda acest obstacol economic, dar aceste microprocesoare au necesitat în continuare suport extern, memorie și cipuri periferice care au menținut costul total al sistemului în sute de dolari.
DevelopmentEdit
o carte creditează inginerii ti Gary Boone și Michael Cochran cu crearea cu succes a primului microcontroler în 1971. Rezultatul muncii lor a fost TMS 1000, care a devenit disponibil comercial în 1974. A combinat memorie numai în citire, memorie de citire/scriere, procesor și ceas pe un singur cip și a fost vizat sisteme încorporate.
la începutul până la mijlocul anilor 1970, producătorii japonezi de electronice au început să producă microcontrolere pentru automobile, inclusiv MCU-uri pe 4 biți pentru divertisment în mașină, ștergătoare automate, încuietori Electronice și tablou de bord și MCU-uri pe 8 biți pentru controlul motorului.
parțial ca răspuns la existența TMS 1000 cu un singur cip, Intel a dezvoltat un sistem informatic pe un cip optimizat pentru aplicații de control, Intel 8048, cu piese comerciale livrate pentru prima dată în 1977. A combinat RAM și ROM pe același cip cu un microprocesor. Printre numeroasele aplicații, acest cip își va găsi în cele din urmă drumul în peste un miliard de tastaturi pentru PC. La acea vreme, președintele Intel, Luke J. Valenter, a declarat că microcontrolerul a fost unul dintre cele mai de succes produse din istoria companiei și a extins bugetul diviziei de microcontrolere cu peste 25%.
majoritatea microcontrolerelor din acest moment aveau variante concurente. Unul avea memorie de program EPROM, cu o fereastră transparentă de cuarț în capacul pachetului pentru a permite ștergerea acestuia prin expunerea la lumina ultravioletă. Aceste cipuri șterse au fost adesea folosite pentru prototipuri. Cealaltă variantă a fost fie o mască ROM programată, fie o variantă de bal care a fost programabilă o singură dată. Pentru acesta din urmă, uneori s-a folosit denumirea OTP, reprezentând „programabil o singură dată”. Într-un microcontroler OTP, PROM era de obicei de tip identic cu EPROM, dar pachetul de cipuri nu avea fereastră de cuarț; deoarece nu exista nicio modalitate de a expune EPROM la lumina ultravioletă, nu putea fi șters. Deoarece versiunile șterse necesitau pachete ceramice cu ferestre din cuarț, acestea erau semnificativ mai scumpe decât versiunile OTP, care puteau fi realizate în pachete din plastic opac cu costuri mai mici. Pentru variantele care pot fi șterse, cuarțul a fost necesar, în loc de sticlă mai puțin costisitoare, pentru transparența sa la lumina ultravioletă—la care sticla este în mare parte opacă—dar principalul diferențiator de costuri a fost Pachetul ceramic în sine.
în 1993, introducerea memoriei EEPROM a permis microcontrolerelor (începând cu microcipul PIC16C84) să fie șterse electric rapid fără un pachet scump, așa cum este necesar pentru eprom, permițând atât prototiparea rapidă, cât și programarea în sistem. (Tehnologia EEPROM fusese disponibilă înainte de acest moment, dar EEPROM mai devreme era mai scump și mai puțin durabil, făcându-l nepotrivit pentru microcontrolerele produse în masă cu costuri reduse.) În același an, Atmel a introdus primul microcontroler folosind memorie Flash, un tip special de eeprom. Alte companii au urmat rapid exemplul, cu ambele tipuri de memorie.
în zilele noastre microcontrolerele sunt ieftine și ușor disponibile pentru pasionați, cu comunități online mari în jurul anumitor procesoare.
volum și cost
În 2002, aproximativ 55% din toate procesoarele vândute în lume erau microcontrolere și microprocesoare pe 8 biți.
peste două miliarde de microcontrolere pe 8 biți au fost vândute în 1997 și, potrivit Semico, peste patru miliarde de microcontrolere pe 8 biți au fost vândute în 2006. Mai recent, Semico a susținut că piața MCU a crescut cu 36,5% în 2010 și 12% în 2011.
o casă tipică într-o țară dezvoltată este probabil să aibă doar patru microprocesoare de uz general, dar în jur de trei duzini de microcontrolere. Un automobil tipic de gamă medie are aproximativ 30 de microcontrolere. Ele pot fi găsite și în multe dispozitive electrice, cum ar fi mașinile de spălat, cuptoarele cu microunde și telefoanele.
Din punct de vedere istoric, segmentul pe 8 biți a dominat piața MCU microcontrolerele pe 16 biți au devenit cea mai mare categorie de volum MCU în 2011, depășind dispozitivele pe 8 biți pentru prima dată în acel an IC Insights consideră că structura pieței MCU va suferi modificări substanțiale în următorii cinci ani, dispozitivele pe 32 de biți preluând constant o cotă mai mare de vânzări și volume de unități. Până în 2017, se așteaptă ca MCU-urile pe 32 de biți să reprezinte 55% din vânzările de microcontrolere în ceea ce privește volumele unitare, MCU-urile pe 32 de biți să reprezinte 38% din livrările de microcontrolere în 2017, în timp ce dispozitivele pe 16 biți vor reprezenta 34% din total și 4-/8-Se estimează că modelele de biți vor fi de 28% din unitățile vândute în acel an.Piața MCU pe 32 de biți este de așteptat să crească rapid datorită creșterii cererii pentru niveluri mai ridicate de precizie în sistemele de procesare încorporate și a creșterii conectivității folosind Internetul. În următorii câțiva ani, se așteaptă ca MCU-urile complexe pe 32 de biți să reprezinte peste 25% din puterea de procesare a vehiculelor.
— IC Insights, piața MCU pe calea de migrare a dispozitivelor pe 32 de biți și ARM
costul de fabricare poate fi sub 0,10 USD pe unitate.
costul a scăzut în timp, Cele mai ieftine microcontrolere pe 8 biți fiind disponibile pentru sub 0,03 USD în 2018, iar unele microcontrolere pe 32 de biți în jur de 1 USD pentru cantități similare.
în 2012, în urma unei crize globale—cea mai gravă scădere și recuperare anuală a vânzărilor și prețul mediu de vânzare de la an la an, care a scăzut cu 17%—Cea mai mare reducere din anii 1980—prețul mediu pentru un microcontroler a fost de 0,88 USD(0,69 USD pentru 4-/8-bit, 0,59 USD pentru 16 biți, 1,76 USD pentru 32 de biți).
în 2012, vânzările la nivel mondial de microcontrolere pe 8 biți au fost de aproximativ 4 miliarde de dolari, în timp ce microcontrolerele pe 4 biți au înregistrat, de asemenea, vânzări semnificative.
în 2015, microcontrolerele pe 8 biți ar putea fi cumpărate cu 0,311 USD (1.000 de unități), 16 biți pentru 0,385 USD (1.000 de unități) și 32 biți pentru 0,378 USD (1.000 de unități, dar la 0 USD.35 pentru 5.000).
în 2018, microcontrolerele pe 8 biți pot fi cumpărate pentru 0,03 USD, 16 biți pentru 0,393 USD (1.000 de unități, dar la 0,563 USD pentru 100 sau 0,349 USD pentru tamburul complet de 2.000) și 32 de biți pentru 0,503 USD (1.000 de unități, dar la 0,466 USD pentru 5.000). Un microcontroler pe 32 de biți la prețuri mai mici, în unități de unul, poate fi obținut pentru 0,891 USD.
în 2018, microcontrolerele la prețuri reduse de mai sus din 2015 sunt toate mai scumpe (cu inflația calculată între prețurile 2018 și 2015 pentru acele unități specifice) la: microcontrolerul pe 8 biți poate fi cumpărat cu 0,319 USD (1.000 de unități) sau cu 2,6% mai mare, cel pe 16 biți pentru 0 USD.464 (1.000 de unități) sau cu 21% mai mare, iar cea pe 32 de biți pentru 0,503 USD (1.000 de unități, dar la 0,466 USD pentru 5.000) sau cu 33% mai mare.
cel mai mic computerEdit
la 21 iunie 2018, „Cel mai mic computer din lume” a fost anunțat de Universitatea din Michigan. Dispozitivul este un ” 0. 04mm3 16nw fără fir și sistem de senzori batteryless cu procesor integrat Cortex – M0 + și comunicare optică pentru măsurarea temperaturii celulare.”It” măsoară doar 0.3 mm la o parte-dwarfed de un bob de orez. Pe lângă RAM și fotovoltaică, noile dispozitive de calcul au procesoare și emițătoare și receptoare wireless. Deoarece sunt prea mici pentru a avea antene radio convenționale, primesc și transmit date cu lumină vizibilă. O stație de bază oferă lumină pentru putere și programare și primește datele.”Dispozitivul este 1/10 din dimensiunea computerului IBM revendicat anterior de dimensiuni record din martie 2018, care este „mai mic decât un bob de sare”, are un milion de tranzistori, costă mai puțin de 0 USD.10 pentru fabricarea și, combinată cu tehnologia blockchain, este destinată logisticii și „cripto-ancorelor”—aplicații digitale de amprentă digitală.