Характеристики микроконтроллеров подсемейств.

К числу основных функциональных характеристик микроконтроллера относятся:

• емкость расположенных на кристалле регистрового оперативного запоминающего устройства (RRAM), постоянного запоминающего устройства (ROM), оперативного запоминающего устройства (RAM):
• максимальная тактовая частота (F _max)
• число команд в системе команд (N );
• состав периферийных устройств.

Основные функциональные характеристики базовых микроконтроллеров подсемейств приведены в таблице.

Емкость запоминающих устройств указана в байтах.

По значению тактовой частоты мажет быть определено быстродействие микроконтроллера. У микроконтроллеров подсемейства 8X9Y команды коротких операций выполняются за 12 периодов тактовой частоты. При тактовой частоте 12 Мгц микроконтроллеры данного подсемейства имеют быстродействие 1000000 коротких операций в секунду. У микроконтроллеров остальных подсемейств команды коротких операций выполняются за 8 периодов тактовой частоты, и при тактовой частоте 16 Мгц обеспечивается быстродействие 2000000 коротких операций в секунду.

При этом следует иметь в виду, что короткие операции в микроконтроллере семейства MCS-96 по своему содержанию существенно отличаются от коротких операций в микроконтроллере с регистром-аккумулятором. Так, например, одной короткой операции "сложение" в микроконтроллере семейства MCS-96 при представлении данных в формате "байт" соответствует последовательность из трех коротких операции в микроконтроллере семейства MCS-51, а при представлении данных в формате "слово" - соответствует последовательность из шести коротких операций.

Кроме того, в систему команд микроконтроллеров семейства MCS-96 входят команды умножения и деления чисел в формате "слово" В микроконтроллерах других семейств такие операции выполняются по подпрограммам, что резко увеличивает время их выполнения.

Отмеченные особенности существенно сокращают время вычислений в микроконтроллерах семейства MCS-96 по сравнению с микроконтроллерами других семейств.

В систему команд микроконтроллеров, изготавливаемых по КМДП технологии, входят различные дополнительные команды, в числе которых имеется команда перевода микроконтроллера в энергосберегающие режимы - режим холостого хода и режим пониженного энергопотребления. В режиме холостого хода программа не выполняется, но функционируют все периферийные устройства, при этом потребление энергии от источника питания уменьшается на 60%. В режиме пониженного энергопотребления прекращаются все процессы в микроконтроллере, но сохраняются данные в РОЗУ и ОЗУ. При этом ток потребления составляет единицы микроампер.

С появлением на рынке цифровых интегральных схем микроконтроллеров семейства MCS-96 фирмы Intel перед разработчиками систем, содержащих встроенные микроконтроллеры, открываются новые большие возможности по созданию высоко совершенных, малогабаритных, экономичных и надежных систем, приборов и устройств различного назначения.

Таблица.14. Номенклатура MCS-96

7.2.8.Почему 80C196 быстрее, чем 8051?

Кристаллы 80C196 изготавливаются по более современной технологии (с меньшим размером элементов на кристалле), поэтому достигаются более высокие тактовые частоты. Например, кристалл 80C196NU имеет тактовую частоту 50 МГц, а наиболее быстродействующие из семейства 8051 - 24 МГц

Все 232 внутренних регистра 80C196 имеют статус " аккумуляторов " - к ним можно непосредственно применять все необходимые арифметические и логические операции. У 8051 для достижения тех же результатов зачастую необходимо выполнять дополнительные пересылки в аккумулятор и из него.

У 80C196 можно использовать 16-разрядную внешнюю шину. Кроме того, цикл шины 80C196 в 3-4 раза короче, чем у 8051. В результате, 80C196 в 6-8 раз быстрее работает с внешней памятью. Отметим, что, для того, чтобы снизить стоимость изделий, можно вводить в шину циклы ожидания и сократить ее ширину до 8-ми бит; но даже в этом случае 80C196 будет иметь преимущество в 2-3 раза.

В задачах, требующих 16- и 32-разрядных вычислений, 80C196 примерно на порядок быстрее, поскольку имеет полноценный набор 16-разрядных арифметических инструкций.

Одним из самых эффективных способов сокращения времени разработки программ для микроконтроллеров является применение языка Си. Язык Си базируется на широком использовании стека и указателей. Однако для 8051 использование Си затруднено и ведет к большим накладным расходам, и вот почему. Поскольку 8051 имеет небольшой стек, Си-компиляторы для 8051 генерируют дополнительный код, эмулирующий большой стек во внешней памяти данных. Вдобавок 8051 имеет всего один 16-разрядный указатель - DPTR, и компиляторам также приходится генерировать дополнительный код, чтобы компенсировать этот недостаток. Все это приводит к замедлению программ и увеличению их размера. У 80C196 таких проблем нет - стек имеет размер до 64 КБайт, а в качестве указателя можно использовать любое из 116 слов встроенной регистровой памяти.