電気工学および電子技術ジャーナル

マイクロプロセッサ

マイクロプロセッサは、コンピュータの中央処理装置 (CPU) の機能を 1 つの集積回路 (IC) または最大でも数個の集積回路に組み込んだコンピュータ プロセッサです。マイクロプロセッサは、デジタル データを入力として受け取り、メモリに保存されている命令に従ってそれを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラム可能なデバイスです。マイクロプロセッサには、組み合わせロジックと逐次デジタル ロジックの両方が含まれています。マイクロプロセッサは、 2 進数体系で表される数字と記号を処理します。 CPU 全体を 1 つのチップまたはいくつかのチップに統合することで、処理能力のコストが大幅に削減されました。集積回路プロセッサは、高度に自動化されたプロセスによって大量に生産されるため、単位当たりのコストが低くなります。シングルチップ プロセッサでは、故障する電気接続が大幅に減少するため、信頼性が向上します。マイクロプロセッサの設計が高速化しても、チップ (同じサイズの半導体チップ上に小型コンポーネントを構築した場合) の製造コストは通常​​は変わりません。マイクロプロセッサが登場する前は、小型コンピュータは多くの中小規模の集積回路を搭載した回路基板のラックを使用して実装されていました。マイクロプロセッサはこれを 1 つまたはいくつかの大規模 IC に統合しました。それ以来、マイクロプロセッサの能力が継続的に増加してきたため、他の形式のコンピュータはほぼ完全に時代遅れになり、最小の組み込みシステムやハンドヘルド デバイスから最大のメインフレームやスーパー コンピュータに至るまで、あらゆるものに 1 つ以上のマイクロプロセッサが使用されています。マイクロコントローラは、プロセッサ コア、メモリ、およびプログラム可能な入出力周辺機器を含む単一の集積回路上の小型コンピュータ (SoC) です。強誘電体 RAM、NOR フラッシュ、または OTP ROM の形式のプログラム メモリも、通常は少量の RAM だけでなく、多くの場合チップ上に組み込まれています。マイクロコントローラーは、パーソナル コンピューターやその他の汎用アプリケーションで使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込みアプリケーション用に設計されています。マイクロコントローラーは、自動車エンジン制御システム、埋め込み型医療機器、リモコン、事務機器、電化製品、電動工具、玩具、その他の組み込みシステムなど、自動制御される製品やデバイスに使用されます。マイクロコントローラーを使用すると、個別のマイクロプロセッサー、メモリー、入出力デバイスを使用する設計と比較してサイズとコストが削減され、より多くのデバイスとプロセスを経済的にデジタル制御できるようになります。ミックスドシグナルマイクロコントローラーは一般的であり、非デジタル電子システムを制御するために必要なアナログコンポーネントを統合しています。一部のマイクロコントローラーは、低消費電力 (1 桁のミリワットまたはマイクロワット) を実現するために、4 ビット ワードを使用し、4 kHz という低いクロック レート周波数で動作する場合があります。通常、ボタンの押下やその他の割り込みなどのイベントを待機している間も機能を保持できます。スリープ中 (CPU クロックとほとんどの周辺機器がオフの状態) の消費電力はわずかナノワットであるため、その多くはバッテリーを長時間持続させるアプリケーションに適しています。他のマイクロコントローラーは、パフォーマンスが重要な役割を果たす場合があり、より高いクロック速度と消費電力でデジタル シグナル プロセッサ (DSP)のように動作する必要がある場合があります。