MİKROİŞLEMCİLER VE MİKROBİLGİSAYARLAR

AYKUT DALGIÇ : 1959 Babaeski doğumludur. 1981'de ODTÜ Elektrik Müh. Bölümünü bitirip aynı bölüme Araş tırma Asistanı olduktan sonra, aynı yıl kurulmakta olan Mikrobilgisayar Laboratuvarının kuruluş ve ilk işletim aşamalarında görev almıştır. Intel 8080, Intel 8085 ve Zilog 80 mikroişlemcileri üzerinde çalışmaları bulunan A. Dalgıç asıl bilgisayar donanımcısı olmasına karşın Fortran, Basic, PL/I ve Assembly dillerini de bilmekte dir.

Halen ODTÜ Elektrik Müh. Bölümünde Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar Araştırma Görevlisidir. Üniversite dışında, dalıyla ilgili sanayiye yönelik kurslara ders vere rek katılmak gibi çalışmaları da olan A. Dalgıç'ın sanayi ye yönelik mikroişlemci uygulamaları üstünde çalıştığı da bilinmektedir.

MİKROİŞLEMCİLER VE

MİKROBİLGİSAY ARLAR

Aykut DALGIÇ Elektrik Mühendisliği Bölümü Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Bu makalenin asıl amacı, günümüzde mühendisliğin tüm dallarında çok yaygın ve etkin bir uygulama alanı bulan mikroişlemci ve mikrobilgisayarların belirli bir ölçüde ta nıtılmasıdır.

Konunun en fazla elektrik mühendisliği ile ilgili olması na karşın tüm mühendislik dallarını ilgilendirdiği için, bu makale konuya ilgi duyabilecek tüm mühendislerin anla yabileceği bir şekilde hazırlanmıştır.

ELEK 1 HİK MÜHENDİSLİĞİ 290

J3İRİŞ'

Bu makele, mikrobilgisayarların bilgisayarlar arasındaki yerini ele almakta, konunun daha iyi anlaşılabilmesi için kısaca genel bilgisayar yapısına değinmekte ve bilgisayar ların zaman ve teknoloji evrimi içindeki değişimini ince leyip mikroişlemcilerin ortaya çıkış nedenlerini bu evrim içinde ele almaktadır. Genel mikroişlemci ve mikrobilgi sayar yapısına değinilmekte ve mikroişlemcilere bazı ör nekler verilmektedir. Mikroişlemci uygulamaları ele alın makta ve bunlara verilen örneklerden birisi olarak ODTÜ Elektrik Mühendisliği Bölümünde yapılmakta olan mik robilgisayar temelli nümerik kontrollü torna tezgahı kısa ca incelenmektedir.

A.1 Mikrobilgisayarların Bilgisayarlar İçindeki Yeri :

Bilgisayarlar (Sayısal bilgisayarlar) kısaca, bir dizi karma şık matematiksel ve mantıksal hesaplamaları insan unsu ru karışmaksızın çok hızlı bir şekilde sonuçlandırabilen ve örneksel (analog) dış dünya ile çeşitli giriş çıkış ara devreleriyle iletişim sağlayabilen sayısal elektronik sis temlerdir diye tanımlanabilir.

Günümüzde genel olarak bilgisayarlar büyük, orta, mini ve mikro olmak üzere değişik dört gruba ayrılmaktadır.

Bu gruplar arasında çok kesin sınırlar çizilememekle bir likte, genellikle mikrobilgisayarlar hemen hemen bütün özellikler açısından en küçükleri ve yapısal olarak en az karmaşık olanlarıdır.

Şekil 1.1 de bu dört grup arasındaki ilişki hız ve bellek kapasitesi açısından ele alınmaktadır. Genellikle minibilgisayarlar hemen hemen tüm özellikler açısından mikrobilgisayarlardan üstün olmakla birlikte, bu çok kesin bir durum arzetmemektedir. Bazı durum larda, geliştirilmiş bazı mikrobilgisayar modellerinin bir takım özellikleri açısından minibilgisayarlar ayarında ol duğunu da görmek mümkündür. Şekil 1.1 "de mini ve mikrobilgisayarların ikisinin de ortak bir alanı kapsaması bu özelliği grafiksel olarak göstermektedir.

Ballek Kapasitesi

A.2 Bilgisayarların Genel Yapısı :

Daha önce belirttiğimiz gibi bilgisayarlar, istenilen bir di zi işlemi insan unsuru karışmaksızın yerine getirebilen sayısal elektronik sistemlerdir. Bilgisayarların yapması istenen bu işlemler dizisine (komut dizisine) program de nir. Genellikle,program ve ilgili veri bilgisayarların ana belleklerinde depolanır.

Bilgisayarlar, çalışmaya başladıktan sonra, ilgili programı bellekteki sıraya göre insan unsuru karışmaksızın sonuna kadar işleyerek istenilen sonuçları verirler.

Bilgisayarlar, çok kısa sürede çok miktarda işlem yapma kapasitelerine sahip olmalarına karşın düşünemeyen ay gıtlardır. Bilgisayarlar düşünemez, sadece bizim yani programcının yapılacak iş ile ilgili en ince ayrıntısına ka dar düşünerek hazırladığı programı yine programcı tara fından verilen veri ile birlikte işliyerek sonucu bulurlar. Eğer programcı hata yaparsa, bu çok ufak ve herkesin anlayabileceği bir hata bile olsa, bilgisayar bunu düşüne mez, anlayamaz ve düzeltemez. Böyle hatalı bir program lama sonucunda doğal olarak sonuçlar da hatalı olacak tır. Tablo 1.1 de ise bu dört grubun üçünden birer bilgisayar seçilip bunların bazı belirgin özellikleri karşılaştırmıştır.

^^Bilgisayarlar

Büyük

(IBM 370/168)

Öldükleri ^ \ ^

Fiyatı

t 4,5 mlllion

SozcOk uzunluğu

(bit)

Bellek kapasitesi (l»yt)

Toplama u n u m

8,4 milllon 0.13 (S

Maksimum (eM|7ç* t)

veri hızı

16 milllon

(bayt/saniye)

Genel Amaçlı Kayıt

byıcı (refjster)

sayı»

Çevre Elemanları

Vazıhın

Mini (DEC POP 1 1 /4 5 )

»50.000 16 256K (1K 1024) 0,9 «S

4 mlllion

16 Ço Junkiğu

Çogurtu*!

Micro (IntelMCS M)

»250 >

64K 2,0eS

500000

Delikli Kart w Delkli Kigıt Şerit okuyucusu, disket, PROM proframliyıcısı Çevirici (assembler), denetim programı (mqnltor), PL/M, düzenleyici (editör)

Tablo : 1.1

Hız

Şekil: 1.1

ı.U:KTı;IK Miiir\ntsr.lnf

Genel olarak tüm bilgisayarlar beş temel birimden olu şurlar :

Aritmetik Mantık Birimi . Bellek Birimi

Giriş Birimi Çıkış Birimi Denetim Birimi Şekil 1.2 de yukardaki birimlerden oluşan genel bir bil gisayar yapısı görülmektedir.

Yukarda sıraladığımız bu beş temel birimi kısaca incele yelim.

Aritmetik Mantık Birimi : (Arithmetic Logic Unit, ALU)

Veri üzerinde Aritmetik ve Mantık işlemlerinin yapıldığı yerdir. Bellek veya giriş biriminden gelen verinin Dene tim Biriminden gelen işaretin belirttiği biçimde işlenme siyle elde edilen sonuç, ya belleğe ya da çıkış birimine gönderilir.

Bellek Birimi :

Bellek, komutları temsil eden gruplar halindeki ikili (binary) dizilerin yani programın, programla ilgili verinin ve programın işlenmesi sırasında Aritmetik Mantık Biri minde elde edilen sonuçların geçici veya kalıcı olarak de po edildiği yerdir. Bellekten okuma ya da belleğe yazma işlemleri, Denetim Biriminden gelen okuma ya da yazma işaretiyle ve bellek yerf adresiyle kontrol edilir.

Giriş Birimi :

Bilgisayardaki tüm giriş çevre elemanları ve bunlarla il gili ara devreleri içerir.

Bilgisayara dışardan gelen veri bu birim aracılığıyla, De netim Biriminin denetimi altında olarak, ya belleğe ya da Aritmetik Mantık birimine aktarılır. Programlar ve ilgili veri bu birim aracılığıyla bellekte depolanabilir. Aynı za manda bu birim, programın işlenmesi sırasında Aritme tik Mantık birimine bilgisayarın dışından veri aktarılma sını da sağlar.

Giriş birimlerine örnek olarak klavye (Keyboard), elek trikli yazıcı (TTY), delikli kart ve delikli kâğıt şerit oku yucuları, örneksel say isal (Analog Digital) çeviriciler, manyetik şerit ve kasetler, disk ve disketler gösterilebilir.

Çıkış Birimi :

Bellek veya Aritmetik Mantık Biriminden sağlanan veri veya bilginin Denetim Biriminin denetimi altında bilgisa yarın dışına aktarılmasını sağlayan çevre elemanları ve il gili ara devrelerini içerir.

Çıkış birimlerine örnek olarak, ışık saçan diyotlar (LED), gösterge lambaları, elektrikli yazıcı, katot ışınlı gösterge (CRT Display), sayısal örneksel (Digital Analog) çeviri ciler, manyetik şerit ve kasetler, disk ve disketler gösteri lebilir.

Denetim Birimi :

Bilgisayar içindeki işlemlerin istenilen şekilde ve sırada yapılabilmesini sağlamak için, gerekli denetim işaretlerini üreten ve gerekli birimlere gönderen birimdir. Şekil 1.2'de

ki genel bilgisayar yapısında, görüldüğü gibi Aritmetik Mantık Birimi ve Denetim Birimi bir kutu içine alınmış tır. Bilgisayarın beynini oluşturan bu iki birimin ikisine birlikte Merkezi İşlem Birimi (Central Processing Unit, CPU) denilmektedir. Eğer bilgisayar mikrobilgisayarsa, o zaman Merkezi İşlem Birimi MİKROİŞLEMCİ (Micro processor) olacaktır.

t«1 İsle» Bi i«i (CPU)

Aritarm Mtntık Birini

—

Denetim

fıkı

Birisi

•

Bellth

^

\

Şekil : 1.2 Temel Bilgisayar Yapısı

A.3 Bilgisayarın Çalışması:

Bilgisayar, komutların işlenmesi sırasında periyodik ola rak iki temel evreden geçer :

1. Komutların bellekten merkezi işlem birimine alınarak komut türünün belirlenmesi komut evresini oluşturur.

2. Belirlenen komutun işlenmesi ise işleme evresini oluş turur. Bu iki evreyi kısaca gözden geçirelim :

1. Komut Evresi:

< 1 > Konut evresi, işlenecek komutun adresinin program

sayıcısından (Program Counter, PC) adres kayıtlayıcısına

(Memory Address Register) aktarılmasıyla başlar. Prog

ram sayıcısı bellekten getirilmekte olan komutun adresi

ni saklar ve genellikle her komut evresi sonunda gelecek

komutun adresini bulmak üzere arttırılır. Adres kayıtla

c Adres Kayıtlı yıcısı

Belirt Birlaİ

Veri KayıtU yıcısı

Prmrtm Sayıcısı ( K ) |

Konut K a y ı t l a r ı t

cıs» O*)

ZET

Konut Kod CIUUcüsU

>ti» Ut ret le I

Iretecl

Şekil : 1.3 Komut Evresi

\ınsı (MAR) o anda bellekte okuma veya yazma işlemi nin yapıldığı yerin adresini tutar. < 2 > Şekil 1.3 te de gösterildiği gibi, Denetim Birimi oku işaretini üretir ve KIıVSI MAR ela olan komutun veri kayıtlayıcısına (Me ıtıory Data Register, MDR) aktarılmasını sağlar. MDR bellek ile diğer dış devreler arasında bir ara kayıtlayın olarak görev yapar. < 3 > Komutu temsil eden ikili (binary) dizinin işlem türünü belirten kısmı komut kayıtlayıcısma (Instruction Register, İR), varsa işlenenin adresini belir ten kısmı da MAR'a alınır. < 4 > İR deki bilgi komut kod çözücüsünde çözümlendikten sonra denetim birimine bil dirilerek gerekli işaretlerin üretilmesini sağlar. Komutla ilgili olarak üretilen bu işaretler işleme evresinde kullanı lır. < 5 > PC arttırılarak yeni bir komut evresine hazırla nılır.

2. İşleme Evresi :

Şekil 1.4'de gösterildiği gibi < 1 > IR'deki bilgi ile komut kod çözücüsü, denetim işareti üreticisine hangi işaretlerin üretileceğini bildirir. < 2 > Eğer komut bir verinin bellek ten okunmasını gerektiriyorsa, denetim biriminden oku işareti üretilerek adresi MAR da olan veri MDR'ye akta rılır. < 3 > MDR'deki bilgi aritmetik mantık birimine ak tarılır ve gerekli işlemin yapılabilmesi için gerekli olan işaretler, denetim birimi tarafından sağlanır. < 4 > Eğer komut herhangi bir verinin belleğe aktarılmasını gerek tiriyorsa, denetim birimi ilgili işaretleri üretir ve bilgi MDR'ye aktarılır. < 5 > Denetim biriminden sağlanan yaz işareti ile bilgi, adresi MAR'da olan bellek yerine ya/ılır.

Bellek

Aritmetik Mantık Birini

20. yüzyılın başlarında, 1937'de, elektromekanik röleler ve mekanik parçalarla, programlanabilir (hatta Bessel fonksiyonları da hesaplanabilmiştir) bilgisayar yapılmış sa da ilk elektronik bilgisayarın çıkışı 1946 yılına rastla maktadır. Bu tarihte Pensilvanya Üniversitesinde gerçek leştirilen ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) adlı ilk elektronik bilgisayar, içinde 18000 elektronik lamba kullanılarak yapılmıştır. Bu ilk elektro nik bilgisayar ancak bir odaya sığabilecek büyüklükte, çok elektriksel güç tüketen ve bellek kapasitesi düşük bir bilgisayardır. Yine elektronik lamba kullanılarak 1948'de EDVAC, 1949'da IAS ve 1951'de de özellikle iş çevrele ri için geliştirilmiş olan UNIVAC 1 bilgisayarları gerçek leştirilmiştir.

1950'lerde transistörlerin ortaya çıkmasından sonra ilk transistorlu bilgisayar TRADIC 1954 yılında Bell lahora tuvarlarında gerçekleştirilmiştir. Bu ve bunu takibeden yıllarda transistor kullanılarak yapılan bilgisayarlar, elek tronik lamba kullanılarak yapılan bilgisayarlardan daha az yer kaplayan, daha az elektriksel güç tüketen ve daha ucuz olan bilgisayarlardır. 1960'larda tümleşik devrelerin (Integrated Circuit, IC) ilk defa ortaya çıkmasından son ra, katı hal ve yarı iletkenler (Solid state and semi con duetor) teknolojisinin gelişimine parelel olarak tek bir tümleşik devrenin içine sığdırılabilecek eleman sayısında sürekli ve çok hızlı bir artış görülmüştür. Buna örnek ola rak tek bir yonga (chip) bellek kapasitesinin yıllara göre artışı Şekil 1.5'te gösterilmektedir. Şekil 1.5'ten de gö rüldüğü gibi Bit/yonga oranı 1976'da 1966'dakinin 64 katı olmuştur. Bu on yıllık sürede ise bit başına düşen maliyet 100 kat azalmıştır.

Bit/yonga

Kod CülUcU

Deneti» t i i r e t i Üreteci

Denetti Birtai

Stat Devresi

Şekil : 1.4 İşleme Evresi Komut türüne bağlı olarak işleme evresi 1,2 ve 3 veya 1,4 ve 5 şeklinde olabilir. İşleme evresi bittiğinde yeni den komut evresi başlar. Bütün bu işlemler denetim biri mindeki saat devresi ile senkronize edilir.

A.4 Bilgisayarların Zaman İçindeki Evrimi :

1642 yılında toplama ve çıkarma yapabilen ilk mekanik hesaplayın, 1671 yılında da toplama, çıkarma,, çarpma ve bölme yapabilen ilk mekanik dört işlem hesaplayıcısı yapıldıysa da gerçek anlamda elektronik bilgisayarların çıkışı 20. yüzyılı bulmuştur.

16K •

8K

«

ZK İK 612

256.

1976 yıllar

Şekil : 1.5 Bit/Yonga Oranının Yıllara Göre Değişimi

Hızla gelişen katı hal ve yarı iletkenler teknolojisi sıra sıyla Küçük Çaplı Tümleşim (Small Scale Integration, SSI), Orta Çaplı Tümleşim (Medium Scale Integration, MSI), Büyük Çaplı Tümleşim (Large Scale Integration LSI) aşamalarını geçirmiş ve Çok Büyük Çaplı Tümleşim (Very Large Scale Integration) aşamasına gelmiştir.

1965'lerden itibaren tümleşik devre kullanılarak bilgisa yarlar gerçekleştirilmeye başlanmış (1965'te IBM 360 serisi bilgisayarlar) ve daha sonraları sırasıyla MSI ve LSI kullanılan bilgisayarlar gerçekleştirilmiş ve piyasaya sü rülmüştür.

1971'lerden itibaren, Çok Büyük Çaplı Tümleşik devre lerin yaygınlaşmasına paralel olarak, Çok Büyük Çaplı Tümleşik devre kullanan bilgisayarlar gerçekleştirilmeye başlanmıştır. LSI ve VLSI'in kullanıldığı bu aşamada.bil gisayarın beynini oluşturan merkezi işlem birimini (CPU) tek bir tümleşik devrenin içine yerleştirme olanağı doğ muştur. İşte, bir veya birkaç tümleşik devreden oluşan ve mikrobilgisayarların CPU'nu teşkil eden bu aygıta mikroişlemci (microprocessor) denilmektedir.

Sözcük uzunluğu 4 bit olan ilk mikroişlemci 1971 yılın da Intel firması tarafından I 4004 adıyla ve yan eleman ları olan I 4001 (ROM bellek) ve I 4002 (RAM bellek) ile birlikte Amerika'da gerçekleştirilmiş ve piyasaya sürül müştür. Bunu takiben, Amerika'da yine sözcük uzunluğu 4 bit olan PPS 4 mikroişlemcisi Rockwell firması tara fnıdan ve sözcük uzunluğu 8 bit olan 18008mikroişlem cisi de Intel firması tarafından piyasaya çıkarılmıştır. Bunları yine Amerika'da National Semiconductor firma sı tarafından gerçekleştirilmiş olan IMP 16 mikroişlem cisi izlemiştir.

1973 yılında, kendilerine ikinci kuşak mikroişlemciler denilen ve 8 bit sözcük uzunlukları olan Intel firmasının ürettiği I 8080, Motorola firmasının ürettiği M6800 ve Zilog firmasının ürettiği Z 80 mikroişlemcileri yan ele manlarıyla birlikte piyasaya sürülmüştür.

1978'lerde ise, artık kapasiteleri günümüz minibilgisayar larınınkine eşdeğerde olan mikroişlemciler, 16 bit söz cük uzunluklu Intel 8086 ve Zilog 8000 piyasaya çıkarıl mıştır. A.5 Mikroişlemciler :

Mikroişlemci, aritmetik mantık birimi ve denetim biri minden oluşan merkezi işlem biriminin (CPU) içinde bu lunduğu tümleşik devre veya tümleşik'devreler grubudur.

Şekil 1.2'de görüldüğü gibLmikroişlemciyle birlikte bel lek, giriş birimleri ve çıkış birimlerinden oluşan sistemle re mikrobilgisayar denir. Sık sık mikroişlemci ile mikro bilgisayar arasındaki farklar unutulur ve/mikroişlemci mikrobilgisayar ile eşanlamda kullanılır. Bu yanlıştır. Mikroişlemci mikrobilgisayar değildir, sadece mikrobilgi sayarın CPU'dır.

Tipik bir mikroişlemci devresinde Şekil 1.6'da gösterilen giriş ve çıkış uçları bulunur.

VERİ TAŞITI

SAAT

ADRES TAŞITI

SENKRONİZE

BEKLE

YAZ/OKU

SIFIRLAMA

KESME (Intirrupt)

HAZIR

V!ERt TAŞITI DURUMU

Şekil : 1.6 Temel Mikroişlemci Yapısı

VERİ TAŞITI DURUMU çıkışı, veri taşıtmdaki bilginin mikroişlemçiye giriş ya da çıkış olduğunu gösterir. SENKRONİZE çıkışında, bellek ve giriş çıkış aygıtları nın zaman uyumunun sağlanması için işaretler üretilir. BEKLE, HAZIR ve YAZ/OKU uçları CPU'nun durumu hakkında bilgi verirler. KESME (interrupt) girişlerinin kullanılmasıyla, mikroişlemcinin bir program ortasında yaptığı işlem alıkonularak başka iş yapması sağlanabilir. SIFIRLAMA girişi PC ve İR nin sıfırlamasında kullanılır. Bu anlatılan mikroişlemci yapısı herhangi özel bir mikro işlemçiye uymayabilir. Her mikroişlemcinin kendi özel yapısı vardır, fakat yapılan işlemler yukarıda yapılanlarla aşağı yukarı aynıdır.

örnek olarak 8 bit sözcük uzunluklu Intel 8080 mikroiş lemcisini eJe alalım ve kısaca inceleyelim. Bu mikroişlem cinin bacak (pin) gösterimi ve gerekli kısa bilgi Şekil 1.7' de gösterilmektedir. Bu mikroişlemcinin genel yapısı ise Şekil 1.8'de gösterilmiştir.

UYGULANAN TEKNOLOJİ : NMOS

VERİ SBZCOK UZUNLUĞU : 8 BİT

FARKLI KOMUT SAYISI : 78

SAAT FREKANSI

: 0,5 4 HHZ

KOMUT UZUNLUSU : 8 BİT

ADRESLEVEBİLME KAPASİTESİ : 65536 (64 K)

GOÇ GEREKSİNMESİ : 5V, 5V ve 12V.

Şekil : 1.7 Intel 8080 Mikroişlemcisinin Bacak (Pin) Gösterimi

TASIT(BUS) DENETİMİ

İR

KOMUT KAYITLA YICISI (8)

DURUK KAYITLA 1

I YICISI (8) I

B1R1KEC (8) (AkltaUlatör)

PC PROGRAM SAYICISI (16 b i t )

,. YIÖIT (STACK) «BTERICISÎ

06 bit)

8) GENEL 8) KAYIT [8) LAR

AMAÇLI (8) LAYICI (8)

(8)

Şekil : 1.8 Intel 8080 Mikroişlemcisinin Genel Yapısı

ARANILAN ÖZELLİKLER

EN UYGUN TEKNOLOJİLER

Düşük Fiyat

Küçük Boyut

Yüksek Hız

Schottky TTL, ECL

Düşük Güç Tüketimi

Fiziksel Dayanıklılık

TTL ile bağdaşabilirdik Schottky TTL, CMOS

CMOS ile bağdaşabilirlik Schottky TTL, CMOS

ECL ile bağdaşabilirlik ECL

Kolay bulunabilirliği

Standart Parçaların Bulunabilirliği

Schottky TTL, CMOS, ECL

Büyük Kapasiteli Bel leklerin Bulunabilirliği

PMOS, NMOS, Schottky TTL

Tablo: 1.2

Tablo: 1.3 Teknoloji Bu teknoloji ile yapılmış Mikroişlemciler

PMOS

Intel 404, Intel 4040, Intel 8008, National IMP 4, National SC/MP, National IMP 16, National PACE, Rockwell PPS 4, Rockwell PPS 8 ve Toshiba TLCS 12

NMOS

Fairchild F 8, General Instrument CPI600, Intel 8048, Intel 8080, Intel 8085, Motorola 6800, MOS Technology 6502, Signetics 2650, Texas Instruments 9900 ve Zilog Z 80

Fairchild Macrologic (Schottky TTL olanı da var), Intersil 6100, RCACDP1802(COSMAC)

SCHOTTKY TTL

ECL

I2L

Advanced Micro Devices 2900, Fairchild Macrologic, Intel 3000

Motorola MECL 10800

Texas Instruments SBP 0400

Tablo :1.3

Mikroişlemciler bir veya birkaç tümleşik devreden oluş tuğu için ve tümleşik devrelerde değişik katı hal ve yarı iletkenler teknolojisi ile üretilebildiğinden aynı teknolo jiyle üretilmiş mikroişlemciler yapım teknolojilerinin ge tirdiği bir takım ortak özellikler taşırlar.

Genellikle, özel uygulamalarda kullanılacak mikroişlemci seçiminde yapım teknolojisi göz önünde bulundurulur. Tablo 1.2'de mikroişlemci seçiminde aranabilecek özel likler ve bunu sağlayan yapım teknolojileri özetlenmiştir.

Bazı mi kroişlemcilerin hangisinin hangi teknoloji ile üre tildiği de Tablo 1.3 de gösterilmiştir.

A.6 Mikroişlemcilerin Uygulama Alanları :

Son yıllarda mikroişlemci uygulamaları çok büyük bo yutlara ulaşmış ve günlük yaşantımıza bile büyük ölçü de girmiştir. Bir taraftan sanayideki dev makinaların kontrolunda kullanılırken öte yandan günlük yaşantımız da, otel ve uçak için yer rezervasyonundan, çocuklar için çeşit çeşit oyun ve oyuncaktan tutunda hastanelerde kul lanılan tıp cihazlarına kadar hemen herşeyde mikroiş lemcilerin varlığı hissedilmektedir.

Akla hemen şu soru gelmektedir. Mikroişlemcilerin kul lanıldığı bu sistemlerde mikroişlemcinin yerine mini, or ta veya büyük bilgisayar kullanmak mümkün değil midir? Fonksiyonel olarak düşündüğümüzde bu soruya cevabı mız evet olacaktır. Fakat mikroişlemcinin yerine, örne ğin bir büyük bilgisayar kullanıldığında bilgisayarın mev cut zamanının ve kapasitesinin çok az bir kısmının kulla nılması bu işe yeteceğinden, tek başına böyle bir bilgisa yarı böyle bir sistemde kullanmak maliyetleri kıyaslana maz ölçüde yükseltecektir. Böylelikle,günümüzdeki mik roişJemci uygulamalarında mikroişlemci kullanılmakla hem daha ucuz hem fiziksel olarak daha küçük, hem da ha güvenilir ve de daha az güç tüketilir olunmaktadır.

Mikroişlemciler, özellikle gelişmiş ülkelerde o kadar çok uygulama alanı bulmuştur ki bunları teker teker anlatma ya olanak yoktur. Burada sadece genel uygulama alanlarını vereceğiz ve Orta Doğu Teknik Üniversitesi Elektrik Mü hendisliği Bölümünde yapılmakta olan bir uygulamayı da kısaca inceleyeceğiz.

Mikroişlemcilerin Çeşitli Uygulama Alanları:

— Test ve Cihazlarda

Örneğin test aygıtlarının, sayısal voltmetrelerin, hesapla yıcı osiloskopların, X ışınları analizi yapan aygıtların, kan analizi yapan aygıtların, spektrum analizi yapan ay gıtların, frekans sentezi yapan aygıtların,., ve vb. aygıtla rın içinde kullanılmaktadır.

— İletişimde

Örneğin terminallerin, minibilgisayar ağlarının, tekrarla yıcıların, kodlama devrelerinin, modem aygıtlarının,., ve vb. aygıtların içinde kullanılmaktadır.

— Bilgisayarlarda

Örneğin hobi ve iş bilgisayarlarının içinde, akıllı (intelli gent) CRT terminalleri, manyetik kard okuyucuları, veri kaydedicileri, çiziciler (plotters), delikli kart ve delikli

kâğıt şerit okuyucuları, optik karakter okuyucuları, dis ketler,., ve vb. aygıtlar da kullanılmaktadır.

Endüstride örneğin otomatik indirme kaldırma aygıtlarında, meka nik takım tezgâhlarının kontrolunda, metal kesici ve preslerinde, gaz akışı sayısal ölçülerinde, optik sayfa okuyucularında, grafik ve teknik resim çizicilerinde, oto matik test cihazlarında... ve vb. aygıtlarda kullanılmakta dır.

İş ve Büro Cihazlarında örneğin küçük iş ve büro bilgisayarlarının içinde, veri toplama terminallerinde, programlanabilir hesap makine lerinde, doküman depolama ve yeniden kullanma sistem lerinde, paketleme aygıtlarında,., ve vb. aygıtlarda kulla nılmaktadır.

Ulaşımda örneğin trafik lambalarının kontrol sistemlerinde, ile tişim sistem ve terminallerinde, elektronik ateşleme ve yakıt injeksiyon sistemlerinin test aygıtlarında,., ve vb. aygıtlarda kullanılmaktadır.

Havacılık ve Askeri Uygulamalarda örneğin iletişim sistemlerinde, uydu haberleşmesinde, eğitim sistemlerinde, uzaktan uçak veya gemi kontrol larında, çeşitli uzaktan kumandalı silah sistemlerinde,.. ve vb. yerlerde kullanılmaktadır. Mikroişlemci uygulamalarını böyle kısaca özetledikten sonra Orta Doğu Teknik Üniversitesi Elektrik Mühendis liği Bölümünde,üzerinde Makina Mühendisliği Bölümü ile birlikte uğraşılarak yapılmakta olan bir mikroişlemci uy gulamasını kısaca inceleyeceğiz. Bu uygulamada mikrobilgisayar temelli nümerik kontrol lü torna tezgahı üzerinde çalışılmaktadır. Mikroişlemci olarak Z 80 mikroişlemcisinin kullanıldığı bu sistemde, tezgahın kesici kısmının yani bıçağın iki boyuttaki hare keti iki adımlama (Strepping) motoruyla sağlanmaktadır. Biz burada sistemin sadece, bu iki boyutta hareket eden bıçağının mikrobilgisayarla kontrolünü inceliydim.

Mikrobilgisayarın içinde (Vazılıat ıl)

Şekil : 1.9 Mikrobilgisayar Kontrollü Torna Tezgahının Basit Kontrol Devresi

Şekil 1.9'dan da görüldüğü gibi, sistemin kapalı döngü (closed loop) sistem olması dolayısıyla sürekli olarak po zisyon çevgrgeçlerinden pozisyon hakkında bilgi alın makta ve geri besleme sağlanmaktadır. Bilgisayara daha önceden girilmiş veya hesaplanmış bulunan bıçağın git mesi istenen koordinatlar, sürekli olarak geri beslemey le elde edilen gerçek (bıçağın o an bulunduğu) kpordi natlarla karşılaştırılmakta ve motor kontrol devrelerine ona göre bilgisayar tarafından uygun tarzda darbeler (pulse) gönderilmektedir. Adımlama motorları her iki yönde de kendi adım büyük lükleri kadar veya yarım adım büyüklüğü kadar veya da onların tam katları kadar hareket edebilmektedirler. Bı çağın örneğin bir eğri üstünde hareket etmesi istendiğin de, bu birtakım yaklaştırmalarla sağlanmaktadır. Şekil 1.10'da görüldüğü gibi, eğer bu yaklaştırmalarda kullanı lan her bir doğrusal kısım çok çok küçükse (örneğin

*X

Şekil : 1.10 Bıçağın Bir Eğri Boyunca Hareketi

0.001 mm ve daha küçük) o zaman pratik olarakta hiç bir sorun çıkmamakta ve elde edilen sonuç pratik olarak istenen eğriyi vermektedir. Burada genel bir fikir oluşması için verdiğimiz bu örnek teki genel kontrol sistemi yapısı dikkat edilirse rahatlıkla birçok takım tezgahına veya başka aygıtlara ufak tefek değişikliklerle uygulanabilir. KAY NAKLAR (1) ODTÜ Elektrik Mühendisliği Böl. Mustafa Parlar Yaz Okulu "Bilgisayar Donanımı ve Mikroişlemci Sistemleri" Kurs Notları. Hasan Güran, Uğur Halıcı, Aykut Dalgıç, (28 Haziran 2 Temmuz 1982) (2) Introduction To Microprocessors, Lance A. Leventhal, Pren tice Hall, 1978 (3) Microcomputer Based Design, John B. Peatman, Mc Graw IlilI.Inc, 1977 (4) The Architecture of Microcomputers, S.E Greenfıeld, Wint hrop Publishers, Inc., 1980