جنرال لواء

ما هي الميكروكونترولر ولماذا يجب أن تهتم؟


كثير من الناس يأخذون أجهزة الكمبيوتر كأمر مسلم به. ولماذا لا يفعلون؟ تقدمت أجهزة الكمبيوتر بسرعة كبيرة ، ومع مثل هذا النمو الهائل في قدرتها ، فهي بالنسبة لمعظم الناس معجزات.

ومع ذلك ، نظرًا لأنها أصبحت سهلة الاستخدام للغاية ، وأساسية جدًا لمجتمعنا ، فهي عنصر مشترك في الحياة اليومية حتى لأكثر الأميين من الناحية التكنولوجية بيننا.

بعد كل ما قيل ، دعونا نتوقف لحظة اليوم للتعرف على إحدى التقنيات التي تدعم كل الحوسبة الحديثة.

ميكروكنترولر هي واحدة من الأجزاء الأساسية في أي جهاز كمبيوتر ؛ إنها في الواقع أكثر إثارة للاهتمام مما قد تعتقد وهي أيضًا أكثر فائدة.

ما هو المتحكم الدقيق؟

في أبسط المستويات ، فإن المتحكم الدقيق هو جهاز كمبيوتر. الذي ، بصراحة ، محير بالفعل. لكن فكر في الأمر بهذه الطريقة ، كل أجهزة الكمبيوتر ، من الحواسيب الكبيرة العملاقة إلى الهواتف الذكية ، لديها بعض الأشياء المشتركة:

- تحتوي على وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية) التي تنفذ البرامج ،

- لديهم مستودع يتم من خلاله تحميل هذه البرامج ،

- لديهم بعض ذاكرة الوصول العشوائي (ذاكرة الوصول العشوائي) حيث يمكن تخزين المعلومات المؤقتة ،

- لديهم شكل من أشكال أجهزة الإدخال والإخراج.

الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الذكي الذي تستخدمه على الأرجح لقراءة هذا المقال هو "كمبيوتر للأغراض العامة" ، وهي طريقة أساسية للقول إنه يمكنه تشغيل أي من آلاف البرامج.

من ناحية أخرى ، فإن المتحكمات الدقيقة هي ما يمكن أن نطلق عليه "أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض الخاصة". بدلاً من القيام بالمئات من الأشياء المتنوعة ، فإن المقصود بالميكروكونترولر هو القيام بشيء واحد فقط ، والقيام به بشكل جيد للغاية.

كما قد تتوقع من هذه البساطة ، يتم استخدام وحدات التحكم الدقيقة في العديد من الصناعات والتطبيقات ، بما في ذلك في المنزل والمؤسسة ، وأتمتة المباني ، والتصنيع ، والروبوتات ، والسيارات ، والإضاءة ، والأتمتة الصناعية ، وحتى تكنولوجيا الاتصالات.

أبسط هذه المتحكمات الدقيقة تسهل تشغيل الأنظمة الكهروميكانيكية الموجودة في عناصر الراحة اليومية مثل الأفران والأجهزة المحمولة وألعاب الفيديو ، بالإضافة إلى الآلات التجارية التي نتفاعل معها كل يوم مثل العدادات الذكية وأجهزة الصراف الآلي وأنظمة الأمان.

ومع ذلك ، قد تؤدي وحدات التحكم الدقيقة الأكثر تطوراً وظائف حرجة في الطائرات وسفن الشحن والمركبات والأنظمة الطبية وأنظمة دعم الحياة والروبوتات وحتى محطة الفضاء الدولية.

هذا باختصار ، ولكن الحقيقة الأكبر هي أن هناك عددًا من الخصائص المشتركة الأخرى التي تحدد وحدات التحكم الدقيقة. إذا كان جهاز الكمبيوتر يتطابق مع غالبية هذه الخصائص ، فيمكنك تسميته بأمان "متحكم دقيق".

وتشمل هذه: تضمينها في منتجات أخرى للتحكم في ميزة معينة من الجهاز الأكبر ، والتخصيص لمهمة واحدة ، وامتلاك جهاز إدخال محدد لا يتغير أبدًا ، وبالطبع كونه صغيرًا.

كقاعدة عامة ، تكون المتحكمات الدقيقة صغيرة لأن الهدف الأساسي منها هو استخدامها كثيرًا معًا ، ولا يرغب أحد في الالتفاف حول جهاز كمبيوتر أكبر عندما يكون لديه كمبيوتر أصغر.

في معظم الحالات ، هذا هو كل ما تحتاج حقًا إلى معرفته حول كيفية عمل وحدة التحكم الدقيقة لأن الصناعة ككل تتجه نحو تطوير الكثير من برامج التشغيل منخفضة المستوى حيث تأتي الخبرة في تطوير تطبيق عليها.

ومع ذلك ، إذا كنت تخطط للدخول في مجال متعلق بالحاسوب ، فإن تعلم الوظائف الداخلية والخارجية من الميكروكونترولر يعادل الطبيب الذي يمتلك معرفة أساسية بالتشريح.

لماذا يجب أن تهتم:

حسنًا ، انظر ، الحقيقة هي أن معظمنا ربما لا يحتاج حقًا إلى معرفة كل هذا.

لقد مرت 30 عامًا منذ أن توقع أي شخص حتى من مبرمج خبير أن يعرف أي شيء عن أكواد تشغيل التعليمات ، وتتطلب وظائف قليلة نسبيًا أكثر من الحد الأدنى من المعرفة حول كيفية هيكلة ملف مصدر بلغة التجميع.

لكن مع ذلك ، يجب أن تعرف كل هذا لأنه لا بد أن يصبح أكثر أهمية مع مرور الوقت.

مع استمرار تقدم التكنولوجيا ، سنصل بسرعة إلى الحد النظري لكفاءة أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا. وسرعان ما لن يكون من الممكن جعل المكونات الأساسية لشريحة الكمبيوتر أصغر حجمًا.

عندما يحدث ذلك ، إلى أن يكون هناك نوع من التحول الأساسي في تكنولوجيا الحوسبة ، فإن أفضل طريقة لصنع أجهزة كمبيوتر جديدة وأفضل ستكون باستخدام مجموعات إبداعية ومبتكرة من وحدات التحكم الدقيقة.

إذا أردنا الاستمرار في التقدم كمجتمع ، فسيتعين علينا أن نبدأ في الاهتمام بآلات المعجزة الصغيرة ، لأنه كلما زاد عدد الأشخاص الذين يعرفون كيف يعمل الكمبيوتر بالفعل ، زاد عدد الأشخاص هناك لاكتشاف طريقة لتحسينها.

طريق المستقبل…

المستقبل يحمل الكثير التطورات المحتملةلهذه التكنولوجيا. دعونا نلقي نظرة على اثنين منهم فقط.

معالجات مفصل: تم تصميم معظم المتحكمات الدقيقة والمعالجات المرتبطة بها اليوم لتكون "للأغراض العامة" وتهدف إلى دعم مجموعة واسعة من التطبيقات.

هذا لأنه حتى عندما لا يكون ذلك ضروريًا لتطبيق معين ، فغالبًا ما يكون شراء معالج طاقته أقل تكلفة من شراء معالج خاص بالتطبيق.

ولكن الآن ، بدأنا ندرك تكلفة هذا التصميم الزائد ، ليس فقط في الفضاء والمواد ، ولكن أيضًا في النفايات الضخمة في استهلاك الطاقة.

أظهرت الأبحاث أنه في معظم الأجهزة العامة ، يتم استخدام أقل من 60٪ من معالجاتها على الإطلاق. قد يعني هذا أنه بينما نمضي قدمًا ، سندفع نحو آلات خاصة بالتطبيقات "مخصصة" والتي تزيل الدوائر غير المستخدمة تمامًا.

يشير هذا إلى مستقبل يمكننا فيه إنشاء معالجات صغيرة منخفضة الطاقة خاصة بالتطبيقات.

متحكمات بلاستيكية: يعمل الباحثون في بعض أفضل المؤسسات في العالم على مشروع يركز على إنشاء وحدات تحكم دقيقة رخيصة الثمن يمكن التخلص منها مطبوعة على البلاستيك بمستوى دقة يبلغ 2 ميكرون.

في حين أنه ليس تقدمًا متطورًا من الناحية الحسابية ، ستستفيد الرقائق البلاستيكية من تكلفة IC أقل بنسبة 90 ٪ من رقائق السيليكون.

يمكن أيضًا أن تكون الرقائق البلاستيكية مرنة ، وأرق من شعرة الإنسان ، ولا تحتوي على نقاط ربط صلبة.

قد يؤدي هذا إلى تطورات جديدة لا تصدق ، مثل المستشعرات المرنة ، والشاشات التي يمكن التخلص منها / القابلة لإعادة التدوير ، وتغليف الطعام الذي يخبرك عندما يفسد الطعام ، أو حتى زجاجات حبوب منع الحمل التي تذكرك بتناول دوائك.

هناك العشرات من التطورات الأخرى في كلمة الميكروكونترولر التي توشك على إعادة تعريف المجال بأكمله.

أكثر من ذلك ، هذه التطورات لا بد أن تحدد كيف نفكر في قوة الحوسبة للعقد القادم ، أو على الأقل حتى يكتشف شخص ما طريقة جديدة تمامًا لبناء جهاز كمبيوتر.

وهذا هو بالضبط سبب أهمية الميكروكونترولر.


شاهد الفيديو: ما هو سبب معظم المشاكل الذاتية (شهر اكتوبر 2021).