6. Funktionseinheiten eines Computers / Mikrocomputers

Rechnergrundlagen Teil 2 - 5 - Prof. Dipl.-Ing. Komar
6.4 Bauformen und Einsatz von Mikrocomputern
Mikrocontroller
Der Single-Chip-Mikrocomputer besteht aus einem einzigen Baustein, d.h. er ist ein vollständiger Rechner auf
einem Chip. Neben dem Prozessorkern (meist aus einer erfolgreichen Mikroprozessorfamilie ) enthalten diese
Bausteine eine aufgaben- bzw kundenspezifische Speicher- und Peripheriebestückung. Nur die Anschlüsse der
Peripherie-Komponenten werden an den Stiften ( Pins ) herausgeführt.
Sie werden für einfache Steuerungen ( controller ) im Masseneinsatz verwendet und diese Embedded Systems -
Anwendungen sind sicherlich die am weitesten verbreitete Mikrocomputerform, allerdings meist unsichtbar für
den Geräteanwender.
Beispiel : Intel 8051-Familie mit 80515 / 80535 im MVUS-System der FH-Dieburg
Ein-Platinen-Computer
Der Single-Board-Mikrocomputer besteht aus einer Karte mit einer gedruckten Schaltung.
Prozessor, Speicherbausteine und Peripheriebausteine werden durch Leitungen miteinander verbunden. Mit
Erweiterungssteckern können Zusatzkarten (z.B. Speichererweiterung, Grafik) angeschlossen werden.
Beispiel : Motherboard des PC
Einsatzgebiete: Personalcomputer, Hobbycomputer, Arbeitsp1atzrechner
Programmierung in Assembler und höheren Programmiersprachen
Baugruppen-System
Das Bauplattensystem besteht aus einzelnen Karten im Europa oder Doppeleuropaformat für ein Einschub-
Gehäuse (Rack) mit einer standardisierten Bus-Rückwand.
Es gibt Prozessorkarten, Speicherkarten und Peripheriekarten. Der Rechner wird nach den Erfordernissen der
Anwendung zusammengesteckt und läßt sich daher leicht ändern und erweitern.
Die verschiedensten Hersteller können Karten für das jeweilige genormte Bus- System anbieten.
Systeme : ECB ( 8 Bit Z80 / 8080 ), VME-Bus ( Motorola 68 000 ), Multibus ( Intel 80x86 )
Einsatzgebiete: Steuerung von Maschinen und Anlagen (Prozeßrechner), insbesondere in der industriellen
Automatisierungs- und Robotertechnik.
Digitale Signalprozessoren DSP
sind speziell für die schnelle digitale Verarbeitung von analogen Signalen (z.B. Audio, Video ) ausgelegt.
Die Synthese und Analyse von analogen Signalen ist sehr rechenintensiv und benötigt spezielle Reihen-
entwicklungen. Hierzu ist die Multiplikation und eine anschließende Addition zu einem bereits vorhandenen
Wert nötig ( DFT bzw FFT )
DSPs haben ein Rechenwerk, das auf solche Berechnungen spezialisiert ist. Auf den Bausteinen befinden sich
mehrere Analog/Digital- ( ADC ) und Digital/Analog-Wandler DAC.
Außerdem besitzen sie meist getrennte Programm- und Datenspeicher mit jeweils eigenen Bussystemen und
vermeiden mit dieser Harvard-Architektur den von-Neumannschen Flaschenhals.
Anwendung: Sprach- und Bildverarbeitung, Regelungstechnik, Telekommunikation.
Co-Prozessoren
erfüllen im Computer spezielle Aufgaben und entlasten dadurch die CPU.
Arithmetik-Co-Prozessoren übernehmen die Gleitkommaberechnungen, Graphik-Co-Prozessoren führen
komplexe graphische Berechnungen durch.
Daneben übernehmen Spezial -Mikrocontroller die Kommunikation und Verwaltung von Externspeicher (Hard
Disk Controller, Floppy Disk Controller ) , Bildschirm , serielle Schnittstelle (USART) und Netzwerken.
Multimediaprozessoren beschleunigen die Bildverarbeitung.
Mit zunehmendem Integrationsgrad werden viele dieser Hilfsfunktionen in den Mikroprozessor integriert.