Mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler arasındaki fark nedir?
Mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler elektronik cihazların iç bileşenleridir. Mikroişlemci, bir CPU içindeki çok küçük bir işleme birimidir. Dijital sinyaller üzerinde çeşitli aritmetik ve mantık işlevlerini yerine getiren bir bilgisayar çipindeki tek bir entegre devredir. Birkaç düzine mikroişlemci, veri işleme ve analiz için yüksek performanslı sunucular içinde birlikte çalışır.
Diğer yandan mikrodenetleyici, çamaşır makineleri ve termostatlar gibi akıllı elektronik cihazların içindeki temel bilgi işlem birimidir. Bu, hepsinin tek bir çip üzerine gömülü olduğu kendi RAM, ROM ve G/Ç sistemleri olan çok küçük bir bilgisayardır. Dijital sinyalleri işleyebilir ve kullanıcı girişine yanıt verebilir ancak bilgi işlem kapasitesi sınırlıdır.
Mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler arasındaki benzerlikler nelerdir?
Mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler, kişisel bilgisayarlara ve elektronik cihazlara zeka sağlayan merkezi bilgisayar çipleridir. Bunlar, yarı iletken entegre devrelerle oluşturulmuştur ve belirli dahili parçaları paylaşırlar.
Entegre devre
Hem mikroişlemciler hem mikrodenetleyiciler, entegre bir devre üzerine kurulmuş yarı iletken bileşenlerdir. Entegre devre, binlerce hatta milyonlarca elektronik bileşen içeren çok küçük kare veya dikdörtgen bir çiptir. Entegre devreler mühendislerin elektronik devrelerin boyutunu azaltmasına olanak tanır.
CPU
Hem mikroişlemciler hem mikrodenetleyiciler bir CPU’ya sahiptir. CPU, uygulamalar veya ürün yazılımı tarafından sağlanan talimatları işleyen bilgisayar çipinin merkezi kısmıdır. CPU ayrıca özel bir aritmetik-mantık birimi (ALU) modülüne sahiptir. ALU, matematiksel değerleri hesaplar ve mantık problemlerini bilgisayar talimatlarına göre değerlendirir.
Yazmaçlar
Yazmaçlar, işleme için CPU kullanan bellek modülleridir. CPU, talimatları veya ikili verileri işlenmeden önce, işlenme sırasında ve işlendikten sonra geçici olarak depolar. Mikrodenetleyicilerde genellikle mikrodenetleyicilerden daha fazla yazmaç olmasına rağmen hem mikroişlemciler hem mikrodenetleyiciler dahili yazmaçlarla oluşturulmuştur.
Mimari farklılıklar: mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler
Mimari farklılıklar: mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler
Bilgisayar çipleri şeklini almalarına rağmen mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler farklı mimarilerle oluşturulmuştur.
Mikroişlemciler, bir program ve verilerin aynı bellek modülünde bulunduğu von Neumann mimarisi ile tasarlanmıştır. Öte yandan, mikrodenetleyiciler program belleğini veri alanından ayıran Harvard mimarisini kullanır.
Mikroişlemciler, mikrodenetleyicilerden daha fazla entegre devre bileşenine sahiptir. Bu mimari farklılık, bilgi işlem ve gömülü sistem uygulamalarında mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler için tasarım hususlarını etkiler.
Bilgisayar çipleri hakkında bilgi edinin »
Bellek
Mikroişlemcilerin uygulama verilerini depolamak için dahili bellek modülleri yoktur. Mühendisler, mikroişlemciyi harici bir veri yolu ile ROM ve RAM gibi harici bellek depolama alanlarına bağlamalıdır.
Veri yolu, mikroişlemcinin diğer cihazlara veri göndermesine ve bunlardan veri almasına olanak sağlayan bir dizi paralel elektrik bağlantısıdır. Üç tip veri yolu vardır:
- Veri veri yolu, verileri iletir
- Adres veri yolu, verilerin nerede depolanacağı ve alınacağı hakkında bilgiler iletir
- Kontrol veri yolu, diğer elektrik bileşenleriyle koordinasyon sağlamak için sinyaller iletir
Üçü de bir mikroişlemci sisteminde toplu olarak çalışır.
Öte yandan, mikrodenetleyiciler dahili ROM ve RAM bellekleri ile oluşturulmuştur. Mikrodenetleyici, yerleşik bellek modülleriyle etkileşim kurmak için bir dahili veri yolu kullanır.
Çevre Birimleri
Çevre birimleri; mikrodenetleyicilerin veya mikroişlemcilerin harici bileşenler ya da kullanıcılarla etkileşim kurmasına olanak sağlayan zamanlayıcılar, iletişim, G/Ç ve diğer özelliklerdir.
Mikroişlemcinin entegre devresinde yerleşik çevre birimleri yoktur. Bunun yerine, mikroişlemcinin kullanım örneklerini matematiksel ve mantık işlemenin ötesine genişletmek için çevre birimleri harici olarak bağlanır.
Buna karşılık mikrodenetleyiciler, çip üzerindeki çevre birimlerine dahili bir denetleme veri yolu ile bağlanır. Bu da mikrodenetleyicinin elektronik cihazları minimum ek parçayla veya hiç ek parça olmadan denetlemesini sağlar.
Hesaplama kapasitesi
Mikroişlemciler, karmaşık hesaplamalara ilişkin ve matematiksel görevleri yerine getirebilen güçlü bilgisayar çipleridir. Örneğin mikroişlemci kayan nokta işlemini desteklediğinden istatistiksel işleme yazılımını çalıştırabilirsiniz.
Buna karşılık mikrodenetleyiciler, nispeten daha düşük işleme gücüne sahiptir ve kayan nokta hesaplamasını nadiren destekler. Bunun yerine, bir ısıtıcının sıcaklığını çeşitli sensörlere dayalı olarak denetleme gibi belirli bir mantığı uygulamaya odaklanırlar.
Diğer önemli farklılıklar: mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler
Mikroişlemciler, kişisel bilgisayarlarda ve kurumsal sunucularda çok yönlü bilgi işlem operasyonlarını destekler. Öte yandan, mikrodenetleyiciler gömülü sistemlerin girişleri gerçek zamanlı olarak analiz etmesine ve bunlara yanıt vermesine olanak tanır.
Mühendisler mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler içeren sistemler geliştirirken bunlara benzer farklılıklara dikkat ederler.
Saat hızı
Mikroişlemciler, çeşitli uygulamalar için yüksek hızlı ve sağlam bilgi işlem kapasiteleri sağlar. Modern bir bilgisayar işlemcisi gigahertz (GHz) aralığında çalışır. Bu da bir bilgisayar sisteminin karmaşık matematiksel hesaplamalar yapmasına ve sonuçları derhal döndürmesine olanak sağlar.
Mikrodenetleyicinin hızı onlarca yıl boyunca artsa da mikroişlemcinin işleme hızından çok daha azdır. Amacına bağlı olarak bir mikrodenetleyicinin saat hızı kilohertz (kHz) ile yüzlerce megahertz (MHz) arasında değişir. Daha düşük hız aralığına rağmen bir mikrodenetleyici, özel uygulama kapsamında en iyi şekilde çalışabilir.
Devre boyutu
Bir mikroişlemci tek başına çalışamaz. Eksiksiz bir bilgi işlem sistemi oluşturmak için iletişim çipleri, G/Ç bağlantı noktaları, RAM ve ROM gibi harici parçalara ihtiyaç duyar. Bu nedenle, mikroişlemci tabanlı bir devre, birçok çevre birimini ve bellek çipini birbirine bağlayan bir adres ve veri yolundan oluşur. Baskılı devre kartı (PCB) teknolojilerindeki gelişmelerle bile bir mikroişlemci sistemi önemli ölçüde alan gerektirir.
Ancak mikrodenetleyici daha basit bir devre ile alandan tasarruf sağlayan bir tasarım sunar. Mikroişlemci tabanlı bir sistemin ihtiyaç duyduğu ek bileşenlerin çoğu aynı çip üzerinde kolayca kullanılabilir. Mühendisler, elektronik cihazları tasarlarken tek tek ayrılmış bileşenler kullanmak yerine tek bir mikrodenetleyici kullanırlar. Bu da elektronik devre kartında daha fazla alan sağlayarak mühendislerin kompakt sistemler üretmesine olanak tanır.
Güç tüketimi
Mikroişlemciler genellikle mikrodenetleyicilerden daha yüksek hızda çalışır ve daha fazla güç tüketir, bu nedenle harici bir güç kaynağına ihtiyaç duyar. Benzer şekilde, mikroişlemci birimine dayalı bir bilgi işlem sistemi, çok sayıda ek bileşen nedeniyle daha yüksek bir toplam güç tüketimine sahiptir.
Öte yandan, mikrodenetleyiciler minimum güçle verimli çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Üstelik, çoğu mikrodenetleyicide, mikroişlemcilerde bulunmayan güç tasarrufu özellikleri mevcuttur.
Örneğin bir mikrodenetleyici güç tasarrufu modunu etkinleştirebilir ve veri işlemezken sınırlı güç tüketir. Mikrodenetleyiciler, güç tasarrufu sağlamak için kullanılmayan dahili çevre birimlerini de kapatabilir. Bu da mikrodenetleyicileri depolanmış güçle çalışan özel bir düşük güçlü uygulama oluşturmak için ideal hale getirir.
İşletim sistemi
Pratik uygulamalarda, mikroişlemciler uygun işlevleri sağlamak için bir işletim sistemine ihtiyaç duyar. İşletim sistemi olmadan kullanıcıların mikroişlemciye çevirici dilinde veya ikili dilde talimat vermesi gerekir.
Öte yandan, mikrodenetleyicilerin çalışmak için işletim sistemine ihtiyacı yoktur. Bununla birlikte, orta ve yüksek düzey mikrodenetleyicilerin daha verimli çalışmasına yardımcı olan belirli işletim sistemleri vardır.
Bağlantı
Mikroişlemciler, mikrodenetleyicilerden daha kapsamlı iletişim teknolojileri kullanır. Örneğin bir mikroişlemci, ikincil bir işlemci olmadan yüksek hızlı USB 3.0 veya Gigabit Ethernet verilerini işler.
Bununla birlikte, çoğu mikrodenetleyici yüksek hızlı veri bağlantısı için özel bir işlemciye ihtiyaç duyar.
Maliyet
Bir mikroişlemci entegre devre; yalnızca CPU, aritmetik mantık birimi (ALU) ve kayıtlardan oluşur. Bu da birim başına üretim maliyetini düşürür. Öte yandan, tek bir mikrodenetleyici daha karmaşık bir dahili mimariye sahiptir ve genellikle bir mikroişlemciden daha pahalıdır.
Bununla birlikte, mikroişlemci tabanlı bir sistem, ek bileşenler gerektirdiği için daha pahalıdır. Buna karşılık, bir mikrodenetleyici seçtiği uygulama için kendine yeter.
Mikrodenetleyici daha az ek bileşen gerektirir. Bu da daha ucuz mikrodenetleyici tabanlı sistemlerle sonuçlanır. Örneğin mikrodenetleyicili bir klimanın devre kartı, mikroişlemcili bir bilgisayar anakartından daha az maliyetlidir.
Kullanım örnekleri: mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler
Hem mikroişlemciler hem mikrodenetleyiciler, bunları uygun kullanım örneklerine uyguladığınızda yararlı elektronik bileşenlerdir.
Karmaşık veya öngörülemeyen bilgi işlem görevleri için dayanıklı işleme gücüne ihtiyacınız varsa bir mikroişlemci kullanın. Mikroişlemciler; sunucular, masaüstü bilgisayarlar ve mobil bilgi işlem cihazları gibi her türlü bilgi işlem cihazında kullanılır. Kuruluşlar, yüksek performanslı bilgi işlem ve yapay zeka (AI) uygulamalarını çalıştırmak için birçok mikroişlemciye sahip sunucuları kullanır.
Öte yandan, dar tanımlı bir kapsama sahip bir denetim sistemi oluşturuyorsanız mikrodenetleyici daha iyi bir seçimdir. Mikrodenetleyiciler, düşük güç tüketimi gerektiren sistemler için de kullanışlıdır. Bazı mikrodenetleyiciler sadece küçük bir pil ile aylarca çalışabilir. Örneğin bir akıllı ev sistemi mikrodenetleyiciler tarafından desteklenir. Drone’lar veya taşınabilir ses çalarlar gibi kompakt cihazlar da mikrodenetleyiciler içerir.
Farklılıkların özeti: mikroişlemci ve mikrodenetleyici
| Mikroişlemci |
Mikrodenetleyici |
|
| Bellek |
Harici bellek ve veri depolama alanı gerektirir. |
Çip üzerindeki bellek modülleri (ROM, RAM). |
| Çevre Birimleri |
Ek parçalara ihtiyaç duyar. Harici veri yolu ile bağlayın. |
Çip üzerindeki çevre birimleri (zamanlayıcılar, G/Ç bağlantı noktaları, sinyal dönüştürücü). |
| Hesaplama kapasitesi |
Karmaşık bilgi işlem görevleri yapabilir. |
Belirli uygulama mantığı ile sınırlıdır. |
| Saat hızı |
Çok hızlı. GHz aralığı. |
Hızlı ancak mikroişlemcilerden daha yavaş. kHz - MHz aralığı. |
| Güç tüketimi |
Yüksek güç tüketimi. Güç tasarrufu modu yok. |
Minimum güç tüketir. Dahili güç tasarrufu modları. |
| İşletim sistemi |
İşletim sistemleri gerektirir. |
İşletim sistemi bazı mikrodenetleyiciler için isteğe bağlıdır. |
| Bağlantı |
Yüksek hızlı veri aktarımını işler. USB 3.0 ve Gigabit Ethernet’i destekler. |
Düşük ila orta hızlı iletişimi destekler. Seri Çevre Birimi Arabirimi (SPI) ve I²C. Evrensel zaman uyumsuz alıcı-verici (UART). |
| Maliyet |
Ek bileşenler nedeniyle pahalıdır. |
Tek bir entegre devre birden fazla işlev sağladığı için daha ucuzdur. |
| Kullanım örneği |
Genel bilgi işlem için veya sağlam hesaplama kapasitesi gerektiren sistemler içindir. |
Kompakt sistemler, pille çalışan cihazlar veya mantık işleme cihazları içindir. |
AWS, mikroişlemci ve mikrodenetleyici geliştirme ihtiyaçlarınız konusunda size nasıl yardımcı olabilir?
Amazon Web Services (AWS), ilgili kaynaklar ve altyapı ile mikrodenetleyici ve mikroişlemci geliştirme ihtiyaçlarınızı destekler.
FreeRTOS’u kullanarak bulutla bağlantılı olan modüler mikrodenetleyici uygulamaları oluşturabilirsiniz. FreeRTOS hızlı, güvenilir ve duyarlı bir çekirdek sunan açık-kaynaklı, buluttan bağımsız, gerçek zamanlı bir işletim sistemidir. AWS, FreeRTOS ile yararlı kitaplıklar sunarak Nesnelerin İnterneti (IoT) özelliklerini mikrodenetleyicinin ürün yazılımına daha zahmetsizce entegre etmenize olanak tanır.
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) kuruluşların mikroişlemci tabanlı uygulamaları bulut üzerinde dağıtmasına olanak tanır. Bilgi işlem ortamını veya bulut sunucusunu uygulamanızın teknik özelliklerine ve devam eden talebinize göre ölçeklendirebilirsiniz. Hemen hemen her iş yükü için ARM, Intel ve AMD işlemcilerle desteklenenler de dahil olmak üzere farklı türlerde bulut sunucuları sağlıyoruz.
Hemen bir hesap oluşturarak AWS’de mikroişlemci ve mikrodenetleyici geliştirmeyi kullanmaya başlayın.
