Elektronika

Pengertian Active pixel sensor

Dipublikasikan oleh Jovita Aurelia Sugihardja pada 05 Maret 2024


Sensor piksel aktif (APS) adalah sensor gambar yang sirkuit terpadunya terdiri dari sensor susunan piksel, dengan setiap piksel berisi fotodetektor dan penguat. Ada berbagai jenis sensor piksel aktif, termasuk CMOS APS, yang banyak digunakan di kamera ponsel, webcam, sebagian besar kamera digital sejak 2010, dan sebagian besar DSLR. Sensor foto ini dibuat berdasarkan proses NMOS CMOS (disebut sensor CMOS) (diberi merek Live MOS) dan muncul sebagai alternatif sensor foto perangkat berpasangan biaya (CCD)..
 

Sejarah 
Latar belakang 

Saat meneliti teknologi semikonduktor oksida logam (MOS), Willard Boyle dan George E. Smith menyadari bahwa muatan dapat disimpan dalam kapasitor MOS kecil, yang mereka temukan pada tahun 1969. Kapasitor tersebut menjadi dasar perangkat berpasangan muatan (CCD). Masalah dengan teknologi CCD adalah panel memerlukan transfer muatan jarak dekat, yang "melunakkan radiasi, sulit digunakan dalam kondisi cahaya redup, dan sulit diproduksi dalam ukuran seri". ." "Perangkat yang sulit digunakan pada suhu rendah, sulit digunakan pada frame rate tinggi, sulit diproduksi dibandingkan bahan non-silikon yang memiliki respons panjang gelombang lebih luas."

Pada tahun 1969, di Laboratorium RCA, Paul K Weimer, W.S Para peneliti termasuk Pike dan G. Sadasiv telah mengusulkan sensor solid-state dan sirkuit pemindaian menggunakan transistor film tipis (TFT) dan film reflektif. Digunakan dalam fotodetektor. Richard F. Lyon memperkenalkan pada tahun 1981 miniatur N-channel MOSFET (NMOS) "terutama digital" dengan penambah piksel untuk aplikasi mouse optik. Jenis Lain MOSFET N-Channel (NMOS) Gambar Terkait Teknologi sensor dengan APS adalah Hybrid Inframerah Planar Array (IRFPA), yang dirancang untuk beroperasi pada suhu sangat rendah dalam spektrum inframerah. Perangkat ini terdiri dari dua chip yang disatukan seperti sandwich. Satu chip berisi elemen semikonduktor yang terbuat dari InGaAs atau HgCdTe, sedangkan chip lainnya terbuat dari silikon dan digunakan untuk membaca fotodetektor. Asal usul perangkat ini masih menjadi misteri, namun mulai digunakan pada pertengahan tahun 1980-an.

Elemen utama sensor CMOS modern adalah fotodioda (PPD). Ditemukan oleh Nobukazu Teranishi, Hiromitsu Shiraki dan Yasuo Ishihara di NEC pada tahun 1980, dan kemudian diterbitkan oleh Teranishi dan Ishihara dan A. Kohono, E. Oda dan K. Arai pada tahun 1982, dengan tambahan komposisi anti berbunga. . Fotodioda adalah fotodioda terintegrasi dengan penundaan rendah, noise rendah, efisiensi tinggi, dan kegelapan rendah. Penemuan baru fotodetektor yang terlihat di NEC diberi nama "PPD (photodetector)" oleh BC Burkey di Kodak pada tahun 1984. Pada tahun 1987, PPD mulai dimasukkan ke dalam sebagian besar sensor CCD dan mencakup kamera video elektronik dan kamera belakang. fotografi Digital. Sejak itu, PPD telah digunakan di sebagian besar sensor CCD dan sensor CMOS yang lebih baru. 

Sensor piksel pasif

Prekursor APS adalah sensor piksel pasif (PPS), yang merupakan jenis array fotodioda (PDA). Sensor piksel pasif adalah piksel pasif yang dibaca tanpa amplifikasi, setiap piksel menjadi foton dengan saklar MOSFET. Dalam susunan fotodioda, piksel terdiri dari sambungan pn, kapasitor masukan, dan transistor opsional, MOSFET. Pada tahun 1968, sebelum CCD. Ini adalah dasar dari PPS dan elemen sensor gambar dengan transistor selektif internal, yang diusulkan oleh Peter J. W. Noble pada tahun 1968 dan Savvas G. Chamberlain pada tahun 1968 dan 1969.

Sensor piksel sedang dieksplorasi secara pasif sebagai alternatif terhadap gambar tabung vakum. perangkat. Sensor piksel MOS pasif hanya menggunakan piksel yang berputar untuk membaca muatan masukan dari fotodioda. Piksel disusun dalam struktur dua dimensi dengan kabel aktivasi masukan dibagi menjadi baris piksel yang sama dan kabel keluaran dibagi menjadi kolom. Di ujung setiap kolom ada transistor. Sensor piksel pasif memiliki banyak keterbatasan, termasuk noise tinggi, pembacaan lambat, dan kurangnya skalabilitas. Pada masa-masa awal (1960-an-1970-an) susunan fotodioda berukuran sangat besar, berisi transistor selektif di setiap piksel dan sirkuit elektronik multi-chip. Kebisingan susunan fotodioda adalah batasan kinerja. Hal ini karena daya bus pembacaan fotonik meningkatkan tingkat kebisingan pembacaan. Pengambilan sampel multi-keputusan (CDS) juga tidak dapat digunakan dengan susunan fotodioda tanpa memori eksternal. Pada tahun 1970-an, tidak mungkin membuat sensor piksel yang kuat dengan ukuran piksel yang praktis karena keterbatasan teknologi mikrolitografi pada saat itu. Karena proses MOS sangat berbeda, karakteristik transistor MOS berubah seiring waktu (V tidak konstan), wilayah pengisian CCD lebih baik, dan sensor bekerja lebih baik. Piksel MOS pasif.

Sensor piksel aktif
Sensor piksel aktif telah dikembangkan. piksel Aktif, berisi satu atau lebih amplifier MOSFET, yang masing-masing mengubah muatan yang dihasilkan oleh foto menjadi tegangan, meningkatkan tegangan sinyal dan mengurangi kebisingan. Konsep perangkat piksel aktif diusulkan oleh Peter Noble pada tahun 1968. Dia merancang susunan sensor dengan penguat pembacaan MOS untuk setiap piksel, konfigurasi tiga transistor baru dari struktur fotodioda yang terkubur, dan transistor selektif dan peningkatan MOS.

Konsep piksel aktif MOS diimplementasikan sebagai perangkat modulasi muatan (CMD) oleh Olympus Jepang pada pertengahan 1980-an. Hal ini dimungkinkan oleh kemajuan dalam pembuatan perangkat semikonduktor MOSFET. Ini mencapai tingkat ruang yang lebih kecil untuk MOSFET, kemudian mencapai tingkat mikron pada tahun 1980an dan awal 1990an.MOS APS pertama dikembangkan oleh kelompok Tsutomu Nakamura di Olympus pada tahun 1985. Istilah APS (Active Pixel Sensor) diciptakan oleh Nakamura saat bekerja pada sensor piksel aktif CMD di Olympus. Gambar CMD memiliki bingkai APS vertikal yang menjaga beban sinyal di bawah transistor keluaran NMOS untuk meningkatkan faktor pengisian atau mengurangi ukuran piksel. Pada akhir 1980an dan awal 1990an, perusahaan semikonduktor Jepang lainnya segera merilis sensor piksel mereka yang kuat. Antara tahun 1988 dan 1991, Toshiba mengembangkan sensor "transistor titik mengambang dua gerbang" dengan struktur APS berdampingan, dengan setiap piksel berisi saluran foto MOS dan penguat keluaran PMOS. Antara tahun 1989 dan 1992, Canon mengembangkan Basic Storage Image Sensor (BASIS), yang menggunakan struktur APS vertikal yang mirip dengan sensor Olympus, tetapi dengan transistor bipolar, bukan MOSFET.

Pada awal tahun 1990-an, perusahaan Amerika mulai mengembangkan sensor piksel MOS. Pada tahun 1991, Texas Instruments mengembangkan sensor CMD besar (BCMD) yang diproduksi oleh perusahaan Jepangnya, struktur APS vertikal mirip dengan sensor Olympus CMD, tetapi lebih kompleks dan menggunakan PMOS daripada transistor NMOS.

Sensor CMOS 

Pada akhir 1980an dan awal 1990an, proses CMOS telah memantapkan dirinya sebagai proses manufaktur semikonduktor yang stabil dan terkendali dengan baik, dan merupakan proses default untuk hampir semua aplikasi semikonduktor dan logika. Meskipun telah terjadi kebangkitan dalam penggunaan sensor piksel pasif untuk aplikasi pencitraan kelas bawah, sensor piksel aktif mulai digunakan untuk aplikasi resolusi rendah dan throughput tinggi seperti pencitraan retina dan dengan efisiensi energi. partikel pengawas Namun, CCD memiliki kebisingan tubuh yang lebih rendah dan kebisingan pengambilan sampel yang tetap dan merupakan teknologi terdepan untuk menggantikan kamera video tabung vakum dalam aplikasi konsumen seperti camcorder dan kamera siaran. .

Pada tahun 1993, APS pertama yang berhasil dikembangkan di luar Jepang. Itu dibangun di sekitar Ini adalah APS yang kompatibel dengan CMOS yang dikembangkan di Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA. Ia memiliki struktur samping APS yang mirip dengan sensor Toshiba, tetapi dibuat dengan CMOS, bukan transistor PMOS. Ini adalah sensor CMOS pertama dengan sakelar pengisian daya internal. 

Pada tahun 1999, Hyundai Electronics mengumumkan produksi komersial sensor gambar CMOS warna 800 x 600 warna berdasarkan piksel 4T dan pemrosesan gambar terintegrasi dengan ADC terintegrasi dan terintegrasi. Standar DRAM asli adalah 0,5 um.
Photobit CMOS Sensor ini digunakan pada webcam yang diproduksi oleh Logitech dan Intel sebelum Photobit diakuisisi oleh Micron Technology pada tahun 2001. Pasar sensor CMOS pertama kali dipimpin oleh pabrikan Amerika seperti Micron dan Omnivision, the Amerika Serikat dapat memulihkan pasar sensor CMOS. untuk sementara Sebelum pasar sensor CMOS didominasi oleh Jepang, Korea, dan China, pasar sensor CMOS merupakan bagian dari pasar sensor foto Jepang. Sensor CMOS dan teknologi PPD dikembangkan dan disempurnakan oleh RM Guidash pada tahun 1997. Yonemoto dan H. Sumi pada tahun 2000, dan I. Inoue pada tahun 2003. Hal ini memungkinkan sensor CMOS mencapai kinerja pencitraan yang sebanding dan kemudian melampaui sensor CCD. 

Pada tahun 2000, sensor CMOS digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk kamera murah, kamera PC, faks, multimedia, keamanan, pengawasan, dan telepon video. 

Dengan munculnya video definisi tinggi (video HD), industri video beralih ke kamera CMOS. Pasalnya, jumlah pikselnya lebih tinggi dibandingkan menggunakan sensor CCD sehingga menyebabkan panas dan menguras baterai. Sony mengkomersialkan sensor CMOS dengan elektronik konversi A/D termal untuk pengoperasian cepat dan kebisingan rendah pada tahun 2007, dan pada tahun 2009, sensor cahaya latar CMOS (sensor BI) dengan dua sensitivitas sensor gambar konvensional. 

Budaya sensor CMOS menjadi semakin berpengaruh, dengan menjamurnya kamera digital dan ponsel, mendukung kebangkitan media sosial dan budaya pribadi serta memengaruhi gerakan sosial dan politik di seluruh dunia. Pada tahun 2007, penjualan sensor CMOS memiliki piksel lebih banyak dibandingkan sensor CCD, dan pada saat itu, sensor CMOS mewakili 54% pasar sensor gambar global. Pada tahun 2012, pangsa pasar sensor CMOS meningkat menjadi 74%. Pada tahun 2017, sensor CMOS menyumbang 89% dari penjualan sensor gambar global. Baru-baru ini, Teknologi sensor CMOS diperluas ke fotografi format medium ketika Fase Satu merilis lampu kilat digital format medium pertama dengan sensor CMOS yang diproduksi oleh Sony.

Pada tahun 2012, Sony merilis tumpukan sensor CMOS BI. Banyak penelitian sedang mengalami kemajuan di bidang sensor foto. Salah satunya adalah sensor pencitraan kuantum (QIS), yang mewakili perubahan paradigma dalam cara pengumpulan gambar dari kamera. Tujuan QIS adalah menghitung semua gambar yang terkait dengan sensor gambar, memberikan resolusi 1 hingga 1 miliar atau lebih elemen gambar berbeda (disebut titik) untuk setiap sensor, dan membaca ratusan atau ribuan bit desimal. bidang Jumlah terabit/detik data yang dihasilkan per detik. Konsep QIS masih dalam tahap awal dan mungkin belum sepenuhnya dapat diandalkan karena sulitnya menangkap gambar.

Boyd Fowler dari OmniVision dikenal karena karyanya dalam pengembangan sensor gambar CMOS. Kontribusinya meliputi sensor gambar CMOS piksel digital pertama pada tahun 1994; Pada tahun 2003, sensor gambar CMOS linier pertama dengan noise baca RMS satu elektron dikembangkan. Pada tahun 2010, ini adalah sensor gambar CMOS multi-megapiksel ilmiah pertama dengan rentang dinamis tinggi (86dB), pembacaan cepat (100 frame/dtk) dan kebisingan pembacaan sangat rendah (1.2e-RMS) (sCMOS). Dia juga mengunci selnya. Pencitra CMOS pertama untuk radiografi intradental dengan sudut terpotong untuk meningkatkan kenyamanan pasien. 

Pada akhir tahun 2010-an, sebagian besar sensor CMOS digantikan oleh sensor CCD. Karena sensor CMOS dapat diproduksi di jalur produksi semikonduktor, sensor ini tidak hanya hemat biaya, tetapi juga memerlukan daya yang lebih kecil. Dan masih banyak manfaat lainnya.

Disadur dari : https://en.wikipedia.org/wiki/Active-pixel_sensor

Selengkapnya
Pengertian Active pixel sensor

Elektronika

Pengertian Dioda pemancar cahaya

Dipublikasikan oleh Jovita Aurelia Sugihardja pada 05 Maret 2024


Dioda pemancar cahaya (dalam bahasa Inggris: Light-Emitting Diode; LED) adalah perangkat elektronik yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak konsisten ketika tegangan maju diterapkan.

Fenomena ini merupakan ciri khas elektronik. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan isolasi yang digunakan, yaitu ultraviolet dekat atau inframerah dekat.

Teknologi LED
Fitur Fisik
Lampu dioda semikonduktor merupakan jenis khusus. Seperti dioda biasa, mereka adalah chip bahan semikonduktor yang diisi atau diolah dengan pengotor untuk membentuk struktur yang disebut sambungan pn. Pembawa muatan: elektron dan lubang mengalir ke persimpangan dari elektroda pada tegangan berbeda. Saat elektron bertemu dengan lubang, elektron turun ke tingkat energi yang lebih rendah dan memancarkan energi dalam bentuk foton.

Emisi cahaya
Panjang gelombang dan warna cahaya Cahaya yang dihasilkan bergantung pada perbedaan tingkat energi. Apa yang membentuk persimpangan p-n. Dioda umum terbuat dari silikon atau germanium dan memancarkan cahaya tampak dalam inframerah dekat, namun bahan yang digunakan dalam LED memiliki pita energi yang berbeda pada cahaya inframerah, cahaya tampak, dan ultraviolet dekat.

Polarisasi
Tidak seperti lampu pijar atau lampu neon, LED terpolarisasi. Chip LED memiliki anoda dan katoda (p-n) yang hanya menyala ketika arus searah dialirkan. Pasalnya, LED terbuat dari bahan semikonduktor sehingga arus hanya mengalir ke satu arah dan tidak ke arah lain. Ketika arus balik diterapkan pada LED, jumlah arus yang mengalir melalui chip LED sangat kecil. Hal ini menyebabkan chip LED tidak memancarkan cahaya.

Chip LED memiliki tegangan tembus yang sangat rendah. Ketika tegangan beberapa volt diterapkan dalam arah sebaliknya, sifat isolasi dalam arah LED menghilang dan arus mengalir dalam arah sebaliknya.

Tegangan maju
Karakteristik chip LED serupa dengan karakteristik chip LED chip LED. Sebuah dioda memerlukan tegangan tertentu untuk beroperasi. Namun tegangan yang terlalu besar akan merusak LED meskipun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan untuk pengoperasian dioda adalah tegangan maju (Vf). Sirkuit merah LED dapat dihubungkan di dalam. seri atau Anda dapat merancang suatu rangkaian dengan menyusunnya secara paralel. Jika Anda sudah menyusunnya secara seri, yang perlu Anda perhatikan adalah besarnya tegangan yang dibutuhkan pada seluruh LED dalam rangkaian tersebut. Namun, jika lampu dipasang secara paralel, Anda harus mempertimbangkan jumlah arus yang dibutuhkan oleh semua lampu yang dipasang secara seri.

Jenis LED yang berbeda menyulitkan pencocokan lampu pada rangkaian seri. Setiap warna LED mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda-beda. Perbedaan ini terjadi ketika tegangan yang diberikan sumber listrik tidak cukup untuk mengaktifkan chip LED dan beberapa lampu tidak menyala. Namun jika tegangan yang diberikan terlalu tinggi, LED dengan tegangan maju yang rendah dapat rusak.

Pada umumnya LED disusun secara seri agar mempunyai tegangan maju yang sama, sehingga tidak sama. Ini terlalu berbeda untuk serangkaian LED untuk bekerja pada waktu yang sama. banyak Jika LED digunakan untuk menunjukkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasi, maka LED dapat dihubungkan secara seri dengan resistor untuk mengoreksi arus agar tidak melebihi batas arus maksimum LED. Lebih dari ini akan merusak LED..

Substrat LED
Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan gallium arsenide. Perkembangan dalam ilmu material telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombang yang lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan warna bervariasi.
LED konvensional terbuat dari mineral inorganik yang bervariasi, menghasilkan warna sebagai berikut:

  • aluminium gallium arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah
  • gallium aluminium phosphide - hijau
  • gallium arsenide/phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye, dan kuning
  • gallium nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan biru
  • gallium phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau
  • zinc selenide (ZnSe) - biru
  • indium gallium nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru
  • indium gallium aluminium phosphide - oranye-merah, oranye, kuning, dan hijau
  • silicon carbide (SiC) - biru
  • diamond (C) - ultraviolet
  • silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)
  • sapphire (Al2O3) - biru

LED biru dan putih
LED biru pertama yang tersedia secara komersial menggunakan perangkat galium nitrida yang ditemukan oleh Shuji Nakamura pada tahun 1993 saat bekerja di Nichia Corporation di Jepang. Merek-merek ini mulai populer pada akhir tahun 1990. Lampu biru ini dapat menghasilkan cahaya putih dengan memadukannya dengan lampu merah dan hijau yang ada. Karena warna kuning menstimulasi sel darah merah dan hijau pada mata manusia, kombinasi warna kuning fosfor dengan warna biru substrat menghasilkan tampilan putih pada mata manusia.

Lilin putih juga bisa dibuat. Hal ini mirip dengan cara kerja lampu neon.

Cara baru untuk menghasilkan cahaya putih pada LED adalah dengan menggunakan seng sebagai pengganti fosfor. Substrat selenida dapat memancarkan cahaya biru dari situs aktif dan cahaya kuning dari substrat itu sendiri.

Produsen terkemuka dunia

  • Cree (Amerika Serikat), saat ini Cree juga telah memproduksi bohlam ber-Watt kecil untuk kepentingan rumah tangga sehari-hari.
  • Philips Lumileds (Belanda)
  • Avago (Amerika Serikat)
  • Nichia (Jepang)
  • Osram Opto Semiconductor (Jerman)
  • Seoul Semiconductor (Korea Selatan)

Disadur dari: https://id.wikipedia.org/wiki/Dioda_pemancar_cahaya

Selengkapnya
Pengertian Dioda pemancar cahaya

Elektronika

Pengertian Flash memory

Dipublikasikan oleh Jovita Aurelia Sugihardja pada 05 Maret 2024


Memori flash adalah perangkat penyimpanan elektronik non-volatil dari memori komputer yang dapat dihapus secara elektrik dan diprogram ulang. Dua tipe utama memori flash, NOR flash dan NAND, diberi nama berdasarkan gerbang logika NOR dan NAND. Keduanya menggunakan desain sel tunggal dengan MOSFET gerbang mengambang. Ini berbeda pada tingkat rangkaian tergantung pada apakah garis bit dan garis kata ditarik ke atas atau ke bawah. Dalam flash NAND, rasio garis bit terhadap baris kata mirip dengan gerbang NAND. Dalam flash NOR, mirip dengan gerbang NOR.

Memori flash, sejenis memori gerbang mengambang, ditemukan oleh Toshiba pada tahun 1980 dan menggunakan teknologi EEPROM. Toshiba mulai menjual memori flash pada tahun 1987.  EPROM harus dihapus seluruhnya sebelum ditulis ulang. Namun, memori flash NAND dapat dihapus, ditulis, dan dibaca dalam blok (atau halaman), yang lebih kecil dari keseluruhan perangkat. Memori flash NOR dapat menulis kata-kata mesin untuk menghapus spasi atau membacanya satu per satu. Sebagian besar perangkat memori flash terdiri dari satu atau lebih chip memori flash (masing-masing berisi beberapa sel memori flash) dan chip kontrol memori flash independen.

Jenis NAND terdapat di kartu memori, flash drive USB, dan SSD. . Pengontrol untuk penyimpanan massal dan transfer data (diproduksi sejak 2009), telepon, ponsel pintar, dan produk serupa. Memori flash NAND atau NOR juga digunakan untuk menyimpan data konfigurasi pada produk digital. Ini sebelumnya dapat dilakukan dengan EEPROM atau RAM statis. Masalah utama dengan memori flash adalah sebuah blok hanya dapat menampung sejumlah kecil siklus penulisan. 

NOR NOR Flash dikenal dengan kemampuan akses acaknya, yang diperlukan untuk eksekusi kode yang benar. Arsitektur ini memungkinkan akses byte individual, membuat pembacaan lebih cepat daripada flash NAND. Memori flash NAND bekerja pada arsitektur berbeda yang menggunakan metode akses serial. Hal ini membuat NAND cocok untuk penyimpanan data berkapasitas tinggi, namun kurang cocok untuk operasi akses acak. Memori flash NAND sering digunakan dalam situasi yang memerlukan penyimpanan berkapasitas tinggi dan berbiaya tinggi, seperti drive USB, kartu memori, dan solid-state drive (SSD).

Perbedaan utamanya terletak pada kasus penggunaan dan arsitektur internal. . Flash NOR sangat ideal untuk aplikasi yang memerlukan akses cepat ke byte individual, seperti sistem tertanam untuk pemrograman. Sebaliknya, flash NAND lebih baik dalam situasi yang memerlukan efektivitas biaya, kapasitas penyimpanan besar, dan akses berurutan ke data.

Memori flash digunakan di komputer, PDA, pemutar audio digital, kamera digital, dan telepon seluler. telepon , synthesizer, video game, instrumen ilmiah, robotika industri, dan elektronik medis. Memori flash memiliki waktu akses baca yang cepat, namun tidak secepat RAM atau ROM statis. Pada perangkat portabel, memori flash lebih disukai karena ketahanannya terhadap getaran mekanis, karena penggerak mekanis lebih rentan terhadap kerusakan mekanis. 

Karena siklus penghapusan lambat, ukuran blok besar yang digunakan untuk menghapus memori flash merupakan keuntungan signifikan dibandingkan EEPROM non-flash saat menulis data dalam jumlah besar. Pada tahun 2019, memori flash lebih murah daripada EEPROM yang dapat diprogram byte dan telah menjadi jenis memori pilihan setiap kali sistem memerlukan penyimpanan non-volatil berskala besar. Namun, EEPROM masih digunakan dalam aplikasi yang ruang penyimpanannya terbatas, seperti penginderaan serial.  

Paket memori flash menggunakan vias silikon dan penumpukan cetakan menggunakan beberapa sel TLC NAND 3D (per cetakan) secara bersamaan, menghasilkan 16 cetakan yang dapat ditumpuk, driver lampu disertakan sebagai cetakan terpisah dalam paket.

Sejarah
Latar Belakang
Memori flash berawal dari pengembangan FGMOS (MoSFET gerbang mengambang), yang juga dikenal sebagai transistor gerbang mengambang.   MOSFET pertama (transistor efek medan semikonduktor oksida logam), juga dikenal sebagai transistor MOS, ditemukan pada tahun 1959 oleh insinyur Mesir Mohamed M. Atalla dan insinyur Korea Dawon Kahng di Bell Laboratories. Kahng mengembangkan MOSFET mengambang yang dimodifikasi dengan insinyur Taiwan-Amerika Simon Min Sze di Bell Laboratories pada tahun 1967.  Mereka mengira itu dapat digunakan sebagai sel memori gerbang mengambang untuk menyimpan format read-only. Memori yang tidak dapat diprogram ulang (PROM). 

Jenis memori gerbang mengambang yang pertama adalah Erasable PROM (EPROM) dan Electrically Erasable PROM (EEPROM) pada tahun 1970an. Namun, memori gerbang mengambang awal memerlukan mesin untuk membuat sel memori untuk setiap. sedikit data, sulit,  lambat,  dan mahal, membatasi memori gerbang mengambang untuk aplikasi khusus di seluruh dunia. . Pada tahun 70an peralatan militer dan telepon seluler pertama. 

Penemuan dan komersialisasi
Fujio Masuoka, saat bekerja di Toshiba, mengusulkan jenis memori gerbang mengambang baru yang memungkinkan penghapusan semua bagian memori dengan cepat dan mudah. . Sekelompok sel.  Hal ini menyebabkan Masuoka mengembangkan memori flash di Toshiba pada tahun 1980.    Menurut Toshiba, nama "Flash" diciptakan oleh rekan Masuoka, Shoji Ariizumi, karena proses penghapusan isi memori mengingatkan semua orang pada pencahayaan kamera. Dikatakan demikian karena  Masuoka dan rekannya mengumumkan penemuan flash NOR pada tahun 1984 pada Konferensi Perangkat Elektronik Internasional IEEE (IEDM) 1987 di San Francisco,   dan kemudian NAND. 

Toshiba merilis memori flash NAND komersial pada tahun 1987.   Intel Corporation merilis chip flash tipe NOR komersial pertama pada tahun 1988.  Untuk waktu yang lama, flash berbasis NOR menghapus dan menulis tetapi memiliki alamat asli dan bus data. Lokasi memori mana pun dapat diakses secara acak. Hal ini membuatnya ideal untuk menggantikan chip ROM (read-only memory) lama, yang digunakan untuk menyimpan kode program yang sulit diperbarui, seperti BIOS komputer atau firmware hard drive. Kisaran ketahanannya adalah 100 siklus penghapusan,  10.000, 100.000 siklus penghapusan, atau 1.000.000 siklus penghapusan untuk memori flash. Penerangan berbasis NOR adalah dasar dari laporan pelepasan berbasis komputer yang pertama. CompactFlash didasarkan pada hal ini, namun kartu selanjutnya dipindahkan ke flash NAND yang lebih kecil.

Flash NAND membutuhkan waktu lebih sedikit untuk menulis dan menggunakan lebih sedikit ruang chip per sel, sehingga memberikan kepadatan penyimpanan yang lebih tinggi dan biaya per bit yang lebih rendah dibandingkan dengan flash NOR yang lebih kecil. Namun, antarmuka I/O flash NAND tidak menyediakan akses acak ke bus alamat eksternal. Sebaliknya, data harus dibaca dalam blok, dengan ukuran blok berkisar antara ratusan hingga ribuan bit. Hal ini membuat flash NAND menjadi pengganti yang buruk untuk ROM yang dapat diprogram karena sebagian besar mikroprosesor dan mikrokontroler memerlukan akses acak tingkat byte. Dalam hal ini, flash NAND mirip dengan perangkat penyimpanan data sekunder lainnya seperti compact disc dan hard drive, yang ideal untuk digunakan pada perangkat penyimpanan massal seperti kartu memori dan flash drive internal (SSD). Misalnya, SSD menggunakan beberapa chip memori flash NAND untuk menyimpan data.

Format kartu memori lepas-pasang berbasis NAND yang pertama adalah SmartMedia, dirilis pada tahun 1995. Banyak format lain menyusul, termasuk MultiMediaCard, Secure Digital, Memory Stick, dan xD. kartu wajah.

Perkembangan Baru
Format kartu memori masa depan, termasuk RS-MMC, miniSD, dan microSD, memiliki fitur yang sangat terbatas. Misalnya, kartu microSD memiliki luas lebih dari 1,5 cm 2 dan tebal kurang dari 1 mm.

NAND Flash telah mencapai kepadatan memori tingkat tinggi berkat beberapa teknologi utama. Dari tahun 2000an hingga awal tahun 2010an. 

NOR flash adalah jenis memori flash yang dijual hingga tahun 2005, ketika NAND flash mengambil alih penjualan NOR flash. 

Teknologi Light-Cell (MLC) menyimpan lebih dari 1 bit per sel memori. NEC memperkenalkan teknologi multi-level cell (MLC) pada tahun 1998 dengan chip memori flash 80 Mb yang menampung 2 bit per sel.  STMicroelectronics juga memperkenalkan chip memori flash MLC dan NOR 64 MB pada tahun 2000. Pada tahun 2009, Toshiba dan SanDisk merilis chip flash NAND dengan teknologi QLC yang memiliki 4 bit per sel dengan kapasitas 64 Gbit.   Samsung Electronics memperkenalkan teknologi sel triple-level (TLC) yang berisi 3 bit per sel, dan mulai memproduksi chip NAND secara massal menggunakan teknologi TLC pada tahun 2010 

Charge Trap Flash
Artikel utama: Charge Trap Teknologi Flash
Charge Trap Flash (CTF) menggunakan gerbang polisilikon mengambang yang diapit di antara gerbang oksida penghalang atas dan gerbang oksida bawah, bagian bawah dan pendingin elektronik silikon nitrida. lapisan Lapisan silikon nitrida menampung elektron. Secara teori, CTF tidak terlalu rentan terhadap kebocoran listrik dan meningkatkan retensi data.  

Karena CTF menggantikan polisilikon dengan nitrida elektrolitik, hal ini dapat mengurangi ukuran sel dan meningkatkan daya tahan (mengurangi keausan). Namun, ketika elektron terperangkap dalam nitrida dan menumpuk, kinerjanya menurun. Kebocoran menjadi lebih buruk pada suhu yang lebih tinggi karena elektron menjadi lebih tereksitasi seiring dengan peningkatan suhu. Namun teknologi CTF masih menggunakan terowongan korosi dan bantalan penghalang yang menjadi titik lemah teknologi ini. Karena selalu rusak secara normal. (Terowongan oksida dapat menurunkan kinerja akibat naiknya elektroda dan lapisan pemblokiran karena lubang anoda) (AHHI)  

Degradasi akibat oksidasi atau keausan adalah penyebab pendeknya memori flash , retensi data menurun seiring dengan meningkatnya degradasi (peningkatan kehilangan data) karena korosi kehilangan sifat isolasi listriknya. Untuk mencegah kebocoran dan kehilangan data.

Pada tahun 1991, peneliti NEC, termasuk NEC Kodama, K. Oyama dan Hiroki Shirai menjelaskan jenis memori elektronik menggunakan teknik perangkap muatan. Pada tahun 1998, Boaz Eitan dari Saifun Semiconductors (kemudian diakuisisi oleh Spansion) memelopori teknologi memori flash yang disebut NROM yang menggunakan lapisan penangkap muatan untuk menggantikan gerbang mengambang tradisional yang digunakan dalam desain memori flash tradisional.  Kelompok penelitian Advanced Micro Devices (AMD) yang dipimpin oleh insinyur Mesir Khaled Z. Richard M. Fastow pada tahun 2000. Ahmed dan insinyur Yordania Sameer Haddad (kemudian bergabung dengan Spansion) mendemonstrasikan teknik perangkap muatan untuk sel memori flash NOR.  CTF kemudian dikomersialkan oleh AMD dan Fujitsu pada tahun 2002.  Teknologi 3D V-NAND (NAND vertikal) menggunakan teknologi 3D CTP (Charge Trap Flash) untuk menumpuk sel memori flash NAND vertikal pada sebuah chip. Teknologi 3D V-NAND pertama kali diumumkan oleh Toshiba pada tahun 2007, dan perangkat pertama dengan 24 lapisan dipasarkan oleh Samsung Electronics pada tahun 2013. 

Teknologi Sirkuit Terpadu 3D
Teknologi sirkuit terpadu 3D (IC 3D) dibangun dengan menumpuk chip sirkuit terpadu (IC) secara vertikal ke dalam satu paket chip IC 3D.  Toshiba memperkenalkan teknologi IC 3D ke memori flash NAND pada bulan April 2007 dengan merilis chip memori flash NAND 16 GB yang kompatibel dengan eMMC (nomor produk THGAM0G7D8DBAI6, disingkat THGAM di situs web vendor) yang dibuat dalam delapan batch. . chip flash NAND. Pada bulan September 2007, Hynix Semiconductor (sekarang SK Hynix) memperkenalkan teknologi IC 3D 24 lapis yang menghasilkan chip memori flash 16 GB dengan menumpuk 24 chip NAND menggunakan proses sambungan tipis.  Toshiba juga menggunakan IC 3D 8 lapis pada chip flash THGBM 32 GB pada tahun 2008.  Pada tahun 2010, Toshiba menggunakan IC 3D 16 lapis untuk chip flash THGBM 128 GB miliknya yang dibuat dalam kumpulan 16 chip yang terdiri dari 8 GB. . Pada tahun 2010-an, IC 3D mulai banyak digunakan pada memori flash NAND di perangkat seluler. 

Pada tahun 2016, Micron dan Intel memperkenalkan teknologi yang disebut CMOS Under the Array (CUA), Core over Periphery (COP), Periphery Under Cell (PUA) atau Xtacking.  Di bawah atau di atas serangkaian sel memori flash. Hal ini memungkinkan jumlah bidang, atau bagian, pada chip memori flash ditingkatkan dari dua menjadi empat bidang tanpa menambah ruang yang didedikasikan untuk elektronik atau manajemen platform. Hal ini meningkatkan jumlah operasi I/O per chip atau array flash, namun menyebabkan masalah saat membangun kapasitor untuk pompa muatan yang digunakan untuk menulis ke memori flash. Beberapa sinar memiliki delapan bidang. 

Mulai Agustus 2017, kartu microSD dengan kapasitas hingga 400 GB (400 miliar byte) dapat digunakan. Pada tahun yang sama, Samsung Electronics memproduksi chip memori flash KLUFG8R1EM 512 GB, yang merakit delapan chip V-NAND 64 lapis dengan menggabungkan tumpukan chip IC 3D, 3D V-NAND, dan teknologi TLC.  Pada tahun 2019, Samsung memproduksi flash drive 1024 GB dengan delapan chip V-NAND 96 lapis dan teknologi QLC.

Disadur dari:https://en.wikipedia.org/wiki/Flash_memory

Selengkapnya
Pengertian Flash memory

Elektronika

Pengertian Cakram padat

Dipublikasikan oleh Jovita Aurelia Sugihardja pada 05 Maret 2024


Cakram padat atau compact disc (dalam bahasa Inggris: compact disc, disingkat CD) adalah sebuah cakram optik digital yang digunakan untuk menyimpan data. Sejak peluncuran resminya pada tahun 1982, CD terjual 24,45 juta kopi pada tahun 2000.

Kelemahan CD adalah kualitas suara yang dihasilkannya tidak sebaik kaset Anda, dan dapat mempertahankan suara yang murni. . Namun ada bentuk gelombang atau tangga yang muncul ketika mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog. Keuntungan CD adalah tidak terlalu berisik dibandingkan kaset. Selain itu, CD sangat ringan, portabel, dan tahan lama. CD menawarkan kapasitas penyimpanan data yang lebih besar dan performa pemutaran yang lebih baik.
 

Sejarah

  • 1970 Philips memulai penelitian tentang Audio Long Play (ALP), sistem suara yang menggunakan teknologi laser sebagai respons terhadap teknologi perekaman LP . . Lou Otters, Direktur teknik dari divisi audio di Philips, menyarankan agar format fisik ALP harus lebih kecil dari format rekaman Vinyl dan dapat memuat rekaman musik selama satu jam. Kerja sama antara Sony dan Philips berfokus kepada bagaimana membentuk CD lebih kecil, mereka mempunyai ide untuk membuat CD sanggup memuat quadraphonic Sound tetapi berakibat ukuran CD membesar menjadi berdiameter 20 cm, rencana itu digagalkan.

  • 1977 Philips memulai mengambil inisiatif untuk membuat format baru audio, dan banyak nama yang didiskusikan, seperti Mini Rack, MiniDisc, atau CompactRack, tetapi nama yang diambil adalah Compact Disc karena mengingatkan kepada kesuksesan Compact Cassette.

  • 1979 Philips membuat press Conference di Eindhoven, Jerman untuk memamerkan CD dengan kualitas audio yang sangat baik (High audio quality).Philips berkelana ke Jepang untuk mengadakan perundingan pembuatan format standar dari keping audio, dan Philips mendapatkan kesepakatan dengan Sony. Philips menawarkan durasi panjang perekaman dan daya tahan terhadap kerusakan cakram seperti goresan halus dan sidik jari, sementara itu Sony menawarkan metode koreksi kesalahan (error-correction method). Ukuran awal yang ditawarkan Philips adalah 11,5 cm, tetapi pihak Sony menolaknya dengan alasan bahwa cakram harus mampu merekam keseluruhan lagu dari Beethoven`s 9th Symphony, oleh karena itu diameter CD naik menjadi 12 cm untuk memuat data ekstra.

  • 1980: Philips dan Sony memproduksi “Red Book”, yang di dalamnya tercantum standardisasi mengenai Cakram digital, dari sini mereka mulai bekerja terpisah untuk merancang CD yang akan diproduksi.

  • 1982: Philips memproduksi pemutar CD pertama kalinya.

  • 1983: Penerbitan “Yellow Book”. Yang di dalamnya memuat standardisasi dari Compact Disc – Read Only Memory (CD-ROM), yang menjadi sebuah standar CD berbasis komputer dan hal ini juga digunakan sebagai standardisasi bagi setiap komputer untuk mampu membaca drive CD-ROM.

  • 1985: Dire Straits dengan Brother In Arms, menjadi artist yang menjual lebih dari satu juta kopi cakram, dan rekor ini masih menjadi rekor album CD terlaris.

  • 1986: Penerbitan “Green Book”, di dalamnya terdapat teknologi CD-Interactive, yang digunakan untuk mensinkornasikan antara audio dan data di dalam CD-ROM. Ini mencakup semua video gerak dan interaksi. Perkembangan selanjutnya adalah terciptanya CD-RW, sebuah perangkat compact disc permanen. Perangkat ini berfungsi seperti disk atau hard disk yang dapat ditulis ulang berkali-kali.

  • 1998: 400 miliar CD diproduksi.

  • 2000: Format MP3 diluncurkan dan mulai berdampak pada penjualan CD.

  • 2008: Penjualan CD turun 20% dibandingkan penjualan tahun 2000.

Detail fisik
CD terbuat dari plastik polikarbonat dengan ketebalan 1,2 mm dan berat 15-20 g. Pembagian bagian-bagian CD dari pusat CD ke luar adalah pusat/sumbu CD, daerah peralihan pertama (cincin penjepit), daerah penjepit (tumpukan cincin), daerah peralihan kedua, daerah komunikasi dan pelek. CD dengan diameter 120 mm dapat menampung audio selama 80 menit atau data 650 hingga 870 MB, dan mini CD dengan diameter 60 hingga 80 mm dapat menampung audio selama 24 menit, data 185 atau hingga 210 MB.
Lapisan tipis Lapisan tipis aluminium, atau lebih jarang emas, dilapisi pada permukaan untuk menghasilkan pantulan, dan lapisan ini dilindungi oleh lapisan film pernis yang dilipat langsung di atas lapisan reflektif. Label CD dicetak pada lapisan pernis, baik konvensional maupun variabel.

Lapisan tipis aluminium atau, lebih jarang, emas diaplikasikan pada permukaan untuk membuatnya reflektif. Meskipun logam dilindungi oleh film, data CD disimpan dalam serangkaian alur kecil yang disebut lubang, dan sinyal melewati jalur spiral di bagian luar lapisan polikarbonat. Ruang antar lubang disebut tanah. Setiap lubang memiliki kedalaman 100 nm, lebar sekitar 500 nm, dan panjangnya bervariasi dari 850 nm hingga 3,5 μm. Jarak antara bagian dan lubang adalah 1,6 μm. CD

Kondisi penyimpanan
CD harus disimpan antara 10 dan 20 derajat Celcius. CD terlindung dari fluktuasi suhu dan kelembapan. Paparan panas dan kelembapan dapat menyebabkan CD rusak dan tidak dapat digunakan. CD harus disimpan di tempat yang gelap. Hal ini dikarenakan bagian aluminium menjadi gelap jika terkena sinar ultraviolet dan dapat menyebabkan kesalahan saat membaca data dari CD. CD harus disimpan dalam wadah CD, hanya satu CD dalam satu waktu. Jangan menumpuk CD di satu tempat karena gesekan antar CD dapat merusak lapisan data pada CD. Jika goresannya sangat besar dan dalam, pembaca CD Anda mungkin tidak dapat membaca data di CD Anda.

Format komputer
CD dalam format standar dan menyertakan panduan format. "Buku Merah". “Diproduksi oleh Sony dan Philips. Formatnya adalah pengkodean PCM 16-bit dengan laju pengambilan sampel 44,1 kHz per saluran. Pilihan tingkat frekuensi sampel bergantung pada kebutuhan untuk mereproduksi rentang frekuensi antara 20Hz dan 20Khz. Sinyal Nyquist-Shannon menunjukkan bahwa laju pengambilan sampel setidaknya dua kali frekuensi maksimum sinyal yang direkam. Jadi perekam CD memerlukan setidaknya 40kHz. Pemilihan sampling rate 44,1 kHz didasarkan pada metode konversi audio digital ke penyimpanan sinyal video analog untuk disimpan dalam perekam video U-matic.

Perlindungan Salinan
Buku Merah Audio hanya berisi perlindungan salinan CD terbatas, tanpa tindakan perlindungan salinan. Pada awal tahun 2002, perusahaan rekaman mencoba melarang penyalinan CD. CD ini tidak dapat dengan mudah disalin, dirobek, dirobek atau dikonversi ke MP3. Salah satu kelemahan utamanya adalah tidak dapat digunakan atau dibaca oleh perangkat CD-ROM komputer atau pemutar CD biasa dengan menggunakan metode CD-ROM. Philips mengatakan CD perlindungan gandanya tidak dapat menggunakan label Digital Audio Compact Disc karena tidak memenuhi persyaratan Buku Merah. Sebagian besar sistem perlindungan salinan ini diblokir oleh penjual CD menggunakan perangkat lunak yang tersedia di Internet.
 

Bacaan lanjutan

  • Mirabito, M.A.M dan Morgenstem, B.L. 2004. New Communications Technology: Applications, Policy, and Impact, Fifth Edition. UK:Focal Press

  • Schement, Jorge Reina. Encyclopedia Of Comunication and Information. 2002. New York: Gale Group.

  • GP6123, Compact Disc.

Disadur dari: https://id.wikipedia.org/wiki/Cakram_padat 

Selengkapnya
Pengertian Cakram padat

Elektronika

Pengertian Mengenai Mikrokontroler

Dipublikasikan oleh Jovita Aurelia Sugihardja pada 05 Maret 2024


Komputer mikro (MC, μC, ⟨μ⟩ dan ⟨μ⟩ dan ⟨u⟩, karena kebingungan antara UC) dan unit mikrokontroler (MCU) adalah komputer kecil dalam satu sirkuit terintegrasi. Mikrokontroler berisi satu atau lebih inti prosesor (CPU), memori, dan perangkat input/output. Memori program berupa RAM ferroelektrik, NOR Flash, atau ROM OTP bersifat on-chip dengan jumlah RAM yang kecil. Mikrokomputer didesain untuk aplikasi tertanam, tidak seperti mikroprosesor yang digunakan pada komputer pribadi atau aplikasi tujuan umum lainnya yang mencakup banyak chip individual.

Dalam istilah modern, komputer mikro mirip dengan sistem dalam sebuah chip, namun lebih kecil. rumit . (SoC). SoC mungkin menyertakan mikrokontroler sebagai salah satu komponennya, namun paling sering menyertakan periferal canggih seperti unit pemrosesan grafis (GPU), modul Wi-Fi, satu atau beberapa prosesor.

Elektronik bersifat independen . Ini digunakan untuk Produk dan perangkat seperti sistem kendali pada mesin mobil, perangkat medis tertanam, kendali jarak jauh, mesin kantor, peralatan rumah tangga, perangkat elektronik, mainan, dan sistem tertanam lainnya. Dengan mengurangi ukuran dan biaya dibandingkan dengan desain yang menggunakan mikroprosesor , memori, dan perangkat input/output terpisah, mikrokontroler membuat kontrol digital pada lebih banyak perangkat dan proses menjadi praktis. Mikrokontroler sinyal campuran adalah hal yang umum, mengintegrasikan komponen analog yang diperlukan untuk mengontrol sistem elektronik non-digital. Dalam konteks internet of things , mikrokontroler adalah sarana pengumpulan data , penginderaan , dan penggerak dunia fisik yang ekonomis dan populer sebagai perangkat tepi .

Beberapa mikrokontroler mungkin menggunakan kata-kata empat-bit dan beroperasi pada frekuensi serendah 4 kHz untuk konsumsi daya rendah ( miliwatt satu digit atau mikrowatt). Mereka umumnya memiliki kemampuan untuk mempertahankan fungsionalitas sambil menunggu kejadian seperti penekanan tombol atau interupsi lainnya ; konsumsi daya saat tidur (jam CPU dan sebagian besar periferal mati) mungkin hanya nanowatt, sehingga banyak di antaranya cocok untuk aplikasi baterai yang tahan lama. Mikrokontroler lain mungkin memiliki peran yang sangat penting bagi kinerja, di mana mereka mungkin perlu bertindak lebih seperti prosesor sinyal digital (DSP), dengan kecepatan clock dan konsumsi daya yang lebih tinggi.

Sejarah
Latar Belakang
Multi Mikroprosesor pertama, AL1 Empat Fase pada tahun 1969 dan Garrett AiResearch MP944 pada tahun 1970, dibuat dari beberapa chip LSI MOS. Mikroprosesor chip tunggal pertama adalah Intel 4004, dirilis pada tahun 1971 pada chip MOS LSI tunggal. Ini dikembangkan oleh Federico Faggin menggunakan teknologi MOS gerbang silikon dengan insinyur Intel Marcian Hoff dan Stan Mazor dan insinyur Busicom Masatoshi Shima. .  Disusul oleh Intel 4040 4 bit, Intel 8008 8 bit, dan Intel 8080 8 bit. Semua prosesor ini memerlukan beberapa chip eksternal untuk mengimplementasikan sistem operasinya, termasuk chip memori dan antarmuka. Oleh karena itu, biaya seluruh sistem mencapai ratusan dolar (dolar AS pada tahun 1970an), sehingga mustahil untuk membuat komputer perangkat keras kecil secara ekonomis.

Model 6501 dan 6502, yang harganya kurang dari $100 pada tahun 1975. . Tujuan utama mereka adalah untuk mengurangi hambatan biaya ini, namun mikrokomputer ini masih memerlukan dukungan eksternal, memori, dan chip latar belakang, sehingga total biaya sistem tetap mencapai ratusan dolar.

Pengembangan
Dalam buku yang sama, insinyur Gary Boone dan Michael Cochran berhasil menciptakan mikrokontroler pertama pada tahun 1971. Hasil penelitiannya adalah TMS 1000 yang dikomersialkan pada tahun 1974. Produk ini menggabungkan memori read-only, memori baca/tulis, prosesor dan jam dalam satu chip dan dimaksudkan untuk diintegrasikan sistem. 

Pada awal hingga pertengahan tahun 1970-an, pabrikan elektronik Jepang mulai memproduksi mikrokontroler, termasuk MCU 8-bit dan bahkan MCU 4-bit untuk hiburan mesin, wiper otomatis, kunci daya, dan kontrol dasbor. Untuk manajemen mesin. 

Sebagian sebagai respons terhadap keberadaan chip tunggal TMS 1000,  Intel mengembangkan Intel 8048, sistem komputer dalam chip yang dioptimalkan untuk aplikasi operasional, dan unit komersial pertama kali dirilis pada tahun 1977. [ 4] RAM dan ROM terintegrasi pada chip yang sama dengan mikroprosesor. Di antara banyak aplikasi lainnya, chip ini memberi daya pada lebih dari satu miliar keyboard PC. Luke J. Valenter, presiden Intel pada saat itu, menganggap mikrokontroler sebagai salah satu produk paling sukses dalam sejarah perusahaan dan meningkatkan anggaran divisi mikrokontroler lebih dari 25 persen. .

Saat ini, sebagian besar mikrokontroler bersifat asinkron. Yang satu memiliki memori program EPROM dan jendela kuarsa bening pada tutup kemasan yang dapat terhapus bila terkena sinar ultraviolet. Chip yang dapat dilepas ini sering digunakan, misalnya. Varian lainnya termasuk varian ROM dan PROM yang diprogram hanya satu kali. Untuk yang terakhir, terkadang digunakan kode OTP, yang artinya "sekali dapat diprogram". Pada mikrokontroler OTP, PROM memiliki tipe yang sama dengan EPROM, namun paket chipnya tidak memiliki jendela kuarsa. EPROM tidak dapat dihapus karena tidak dapat terkena sinar ultraviolet. Karena versi yang dapat dihapus memerlukan kemasan keramik dengan jendela kuarsa, harganya jauh lebih mahal daripada versi OTP, yang dapat dibuat dalam kemasan plastik buram dengan biaya lebih rendah. Untuk varian yang dapat dihapus, diperlukan kuarsa, bukan kaca yang lebih murah, karena transparansinya terhadap sinar ultraviolet—yang sebagian besar kacanya buram—tetapi pembeda biaya utama adalah kemasan keramik itu sendiri.

Pada tahun 1993, pengenalan memori EEPROM memungkinkan mikrokontroler (dimulai dengan Microchip PIC16C84 )  untuk dihapus secara elektrik dengan cepat tanpa paket mahal seperti yang diperlukan untuk EPROM , memungkinkan pembuatan prototipe cepat, dan pemrograman dalam sistem . (Teknologi EEPROM telah tersedia sebelumnya,  tetapi EEPROM sebelumnya lebih mahal dan kurang tahan lama, sehingga tidak cocok untuk mikrokontroler produksi massal berbiaya rendah.) Pada tahun yang sama, Atmel memperkenalkan mikrokontroler pertama yang menggunakan memori Flash , jenis EEPROM khusus.  Perusahaan lain dengan cepat mengikutinya, dengan kedua jenis memori tersebut.

Saat ini mikrokontroler murah dan tersedia bagi para penghobi, dengan komunitas online yang besar seputar prosesor tertentu.

Volume dan Harga
Pada tahun 2002, sekitar 55% dari seluruh CPU yang dijual di seluruh dunia adalah mikrokontroler dan mikroprosesor 8-bit. 

Pada tahun 1997 lebih dari 2 miliar mikrokontroler 8-bit terjual.  Menurut Semico, lebih dari 4 miliar mikrokontroler 8-bit terjual pada tahun 2006.  Baru-baru ini, Semico telah memimpin pasar MCU. Angka ini meningkat sebesar 36,5% pada tahun 2010 dan 12% pada tahun 2011.

Rumah pada umumnya di negara berkembang hanya dapat memiliki empat mesin bundar dan sebanyak 36 mesin. Mesinnya memiliki 30 mikrokontroler. Mereka juga dapat ditemukan di banyak perangkat listrik seperti mesin cuci, oven microwave, dan telepon.

Secara historis, segmen 8-bit telah mendominasi pasar MCU [..] Mikrokontroler 16-bit menjadi kategori MCU dengan volume terbesar pada tahun 2011, menyalip perangkat 8-bit untuk pertama kalinya pada tahun itu [..] IC Insights meyakini komposisinya pasar MCU akan mengalami perubahan besar dalam lima tahun ke depan dengan perangkat 32-bit yang terus meraih pangsa penjualan dan volume unit yang lebih besar. Pada tahun 2017, MCU 32-bit diharapkan menyumbang 55% dari penjualan mikrokontroler [..] Dalam hal volume unit, MCU 32-bit diperkirakan menyumbang 38% dari pengiriman mikrokontroler pada tahun 2017, sementara perangkat 16-bit akan mewakili 34% dari total, dan desain 4-/8-bit diperkirakan mencapai 28% unit yang terjual pada tahun itu. Pasar MCU 32-bit diperkirakan akan tumbuh pesat karena meningkatnya permintaan akan tingkat presisi yang lebih tinggi dalam sistem pemrosesan tertanam dan pertumbuhan konektivitas menggunakan Internet. [..] Dalam beberapa tahun ke depan, MCU 32-bit yang kompleks diperkirakan akan menguasai lebih dari 25% kekuatan pemrosesan di kendaraan.

— IC Insights, Pasar MCU tentang Jalur Migrasi ke Perangkat 32-bit dan berbasis ARM 
Biaya produksi bisa di bawah US$0,10 per unit.

Biaya anjlok seiring berjalannya waktu, dengan mikrokontroler 8-bit termurah tersedia dengan harga di bawah US$0,03 pada tahun 2018,  dan beberapa mikrokontroler 32-bit sekitar US$1 dengan jumlah yang sama.

Pada tahun 2012, setelah krisis global—penurunan dan pemulihan penjualan tahunan terburuk yang pernah ada serta harga penjualan rata-rata anjlok 17% dari tahun ke tahun—pengurangan terbesar sejak tahun 1980an—harga rata-rata mikrokontroler adalah US $0,88 ( US$0,69 untuk 4 -/8-bit, US$0,59 untuk 16-bit, US$1,76 untuk 32-bit). 

Pada tahun 2012, penjualan mikrokontroler 8-bit di seluruh dunia berjumlah sekitar US$4 miliar , sementara mikrokontroler 4-bit juga mengalami penjualan yang signifikan. 

Pada tahun 2015, mikrokontroler 8-bit dapat dibeli seharga $0,311 (1.000 buah),  dan mikrokontroler 16-bit seharga $0,385 (1.000 buah).  dan mikrokontroler 32-bit di Amerika Serikat. . $0,378 (1000 unit, biaya $0,35). 5.000). 

Pada tahun 2018, Anda dapat membeli 8 token seharga $0,03,  dan 16 token seharga $0,393 (1000 buah), tetapi harganya $0,563 untuk 100 buah. $0,349 untuk keseluruhan buku. 2.000),  dan $0,503 untuk 32-bit ($0,466 untuk 1.000 unit dan 5.000 unit). 

Harga peralatan mesin lebih tinggi pada tahun 2018 dibandingkan tahun 2015 (dengan mempertimbangkan kenaikan harga antara tahun 2018 dan 2015 untuk beberapa peralatan). Mikrokontroler 8-bit tersedia dengan harga $0,319 (1000 unit) atau $2,60. % lebih tinggi,  16-bit berharga $0,464 (1000 unit) atau 21% lebih tinggi,  32-bit berharga $0,503 (1000 unit, 5000 unit bernilai $0,466) atau 33% lebih tinggi.

Komputer kecil Pada tanggal 21 Juni 2018, Universitas Michigan mengumumkan "komputer terkecil di dunia". Perangkat ini adalah "sistem sensor nirkabel bebas Bluetooth 0,04mm3 _ 16nW dengan prosesor Cortex-M0+ terintegrasi dan komunikasi untuk termometer seluler." "Dengan ukuran sisinya yang hanya 0,3 mm, ini lebih kecil dari sebutir beras. [...] Selain RAM dan grafis, perangkat komputasi modern memiliki prosesor dan transmisi serta penerima nirkabel. Terlalu kecil untuk menggunakan radio tradisional. Antena mengirimkan data . dalam cahaya tampak. Menerima dan mengirimkan. Stasiun pangkalan menyediakan daya dan cahaya untuk memproyeksikan dan menerima data. ."  Perangkat ini berukuran sepersepuluh dari komputer berukuran rekor dunia yang diumumkan IBM pada awal Maret 2018.  Lebih kecil dari garam.  Ada jutaan transistor dan harganya murah. 10 di antaranya biaya produksinya kurang dari $0, dan fokus pada logika dan “jangkar kripto” (aplikasi sidik jari) dan teknologi blockchain. 

Desain tertanam
Mikrokontroler dapat dianggap sebagai sistem mandiri dengan prosesor, memori, dan periferal dan dapat digunakan sebagai sistem tertanam .  Mayoritas mikrokontroler yang digunakan saat ini tertanam di mesin lain, seperti mobil, telepon, peralatan, dan periferal untuk sistem komputer.

Meskipun beberapa sistem tertanam sangat canggih, banyak yang memiliki persyaratan minimal untuk memori dan panjang program, tanpa sistem operasi , dan kompleksitas perangkat lunak yang rendah. Perangkat input dan output yang umum mencakup sakelar, relai , solenoida , LED , layar kristal cair kecil atau khusus , perangkat frekuensi radio, dan sensor untuk data seperti suhu, kelembapan, tingkat cahaya, dll. Sistem tertanam biasanya tidak memiliki keyboard, layar , disk, printer, atau perangkat I/O lain yang dapat dikenali pada komputer pribadi , dan mungkin tidak memiliki perangkat interaksi manusia apa pun.

Interupsi
Mikrokontroler harus memberikan respon real-time (dapat diprediksi, meskipun tidak harus cepat) terhadap kejadian di sistem tertanam yang mereka kendalikan. Ketika peristiwa tertentu terjadi, sistem interupsi dapat memberi sinyal kepada prosesor untuk menunda pemrosesan urutan instruksi saat ini dan memulai rutinitas layanan interupsi (ISR, atau "penanganan interupsi") yang akan melakukan pemrosesan apa pun yang diperlukan berdasarkan sumber interupsi, sebelum kembali ke urutan instruksi asli. Kemungkinan sumber interupsi bergantung pada perangkat dan sering kali mencakup peristiwa seperti kelebihan pengatur waktu internal, penyelesaian konversi analog-ke-digital, perubahan tingkat logika pada masukan seperti dari penekanan tombol, dan data yang diterima pada tautan komunikasi . Jika konsumsi daya penting seperti pada perangkat baterai, interupsi juga dapat membangunkan mikrokontroler dari kondisi tidur berdaya rendah di mana prosesor dihentikan hingga diminta melakukan sesuatu oleh kejadian periferal.

Program
Biasanya program mikrokontroler harus sesuai dengan memori on-chip yang tersedia, karena akan memakan banyak biaya untuk menyediakan sistem dengan memori eksternal yang dapat diperluas. Kompiler dan perakit digunakan untuk mengubah kode bahasa tingkat tinggi dan bahasa rakitan menjadi kode mesin ringkas untuk disimpan dalam memori mikrokontroler. Tergantung pada perangkatnya, memori program mungkin bersifat permanen, memori hanya-baca yang hanya dapat diprogram di pabrik, atau dapat berupa flash yang dapat diubah di lapangan atau memori hanya-baca yang dapat dihapus.

Produsen sering kali memproduksi versi khusus mikrokontroler mereka untuk membantu pengembangan perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem target. Awalnya ini termasuk versi EPROM yang memiliki "jendela" di bagian atas perangkat di mana memori program dapat dihapus dengan sinar ultraviolet , siap untuk pemrograman ulang setelah pemrograman ("pembakaran") dan siklus pengujian. Setelah tahun 1998, versi EPROM digantikan oleh EEPROM dan Flash, yang lebih langka, lebih mudah digunakan (dapat dimatikan), dan lebih murah untuk diproduksi.
\ Versi lain tersedia jika ROM diakses dari perangkat eksternal. Perangkat tidak memiliki memori internal, namun hal ini menjadi semakin jarang karena meningkatnya ketersediaan pemrogram mikrokontroler berbiaya rendah.

Menggunakan perangkat yang dapat diprogram pada mikrokontroler dapat memperbarui, firmware lapangan, atau perubahan pabrik sebelumnya pada produk manufaktur. Itu mungkin Dikumpulkan tetapi belum diterbitkan. Memori mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menerapkan produk baru.

Saat dibutuhkan ratusan ribu perangkat identik, sebaiknya gunakan komponen yang telah direncanakan sebelumnya untuk membuatnya. Komponen "logika yang dapat diprogram" ini juga ditetapkan ke program dengan cara yang sama seperti logika pada chip.

Mikrokontroler khusus berisi komponen digital yang dapat disesuaikan untuk komponen lain. kekuatan pemrosesan, periferal, dan antarmuka khusus tergantung pada aplikasinya. persyaratan terjalin. Contohnya adalah AT91CAP Atmel.

Fitur Mikrokontroler Lainnya Mikrokontroler biasanya memiliki banyak atau banyak pin input/output (GPIO). Pin GPIO dapat dikonfigurasi oleh komputer untuk mode input atau output. Pin GPIO digunakan untuk membaca sensor dan sinyal eksternal dan diatur ke mode input. Pin GPIO yang dikonfigurasi dengan karakteristik keluaran dapat mengontrol perangkat eksternal seperti LED atau motor, sering kali melalui elektronik bertenaga eksternal.

Banyak sistem masukan memerlukan pembacaan yang menghasilkan sinyal analog. Inilah tujuan dari konverter analog ke digital (ADC). Karena prosesor dirancang untuk menafsirkan dan memproses data digital, yaitu satu dan nol, prosesor tidak dapat bekerja dengan sinyal analog yang dikirim ke perangkat. Oleh karena itu, konverter analog-ke-digital digunakan untuk mengubah data yang masuk ke dalam format yang dapat dipahami oleh prosesor. Fitur yang kurang umum pada beberapa mikrokontroler adalah konverter digital-ke-analog (DAC), yang memungkinkan prosesor mengeluarkan sinyal analog atau level tegangan. Salah satu jenis pengatur waktu yang paling umum adalah pengatur waktu yang dapat diprogram (PIT). PIT dapat menghitung mundur dari suatu nilai ke nol, hingga register penghitung mampu mengisi nol. Ketika mencapai 0, interupsi dikirim ke prosesor yang menunjukkan bahwa operasi telah selesai. Hal ini berguna untuk perangkat seperti termostat yang secara berkala menguji suhu ruangan untuk mengetahui apakah perangkat tersebut perlu menyalakan atau mematikan AC, atau menyalakan atau mematikan pemanas, dll.

Menggunakan blok Modulasi Lebar Pulsa (PWM) khusus, Anda dapat CPU mengontrol inverter, beban resistif, motor, dll. tanpa menggunakan banyak sumber daya CPU dalam waktu singkat. Anda dapat mengunduh dan mengirim data melalui jalur serial dengan biaya yang sangat rendah. Sebuah beban ditempatkan pada CPU. Perangkat on-chip khusus sering kali mencakup kemampuan untuk berkomunikasi dengan perangkat (pintar) lain dalam format digital seperti IC (I²C), Serial Peripheral Interface (SPI), Universal Serial Bus (USB), dan Ethernet.

Integrasi yang lebih tinggi 
Mikrokontroler mungkin tidak mengimplementasikan alamat eksternal atau bus data karena mereka mengintegrasikan RAM dan memori non-volatile pada chip yang sama dengan CPU. Dengan menggunakan lebih sedikit pin, chip dapat ditempatkan dalam paket yang jauh lebih kecil dan lebih murah.

Mengintegrasikan memori dan periferal lain pada satu chip dan mengujinya sebagai satu unit akan meningkatkan biaya chip tersebut, namun sering kali mengakibatkan penurunan biaya bersih sistem tertanam secara keseluruhan. Meskipun biaya CPU yang memiliki periferal terintegrasi sedikit lebih mahal dibandingkan biaya CPU dan periferal eksternal, memiliki chip yang lebih sedikit biasanya memungkinkan papan sirkuit yang lebih kecil dan lebih murah, serta mengurangi tenaga kerja yang dibutuhkan untuk merakit dan menguji papan sirkuit, di selain cenderung menurunkan tingkat cacat pada perakitan akhir.

Mikrokontroler adalah sirkuit terpadu tunggal , umumnya dengan fitur-fitur berikut:

unit pemrosesan pusat – mulai dari prosesor 4-bit yang kecil dan sederhana hingga prosesor 32-bit atau 64-bit yang kompleks
memori volatil ( RAM ) untuk penyimpanan data
ROM , EPROM , EEPROM atau memori Flash untuk penyimpanan program dan parameter pengoperasian
bit input dan output terpisah, memungkinkan kontrol atau deteksi keadaan logika pin paket individual
input/output serial seperti port serial ( UART )
antarmuka komunikasi serial lainnya seperti I²C , Serial Peripheral Interface dan Controller Area Network untuk interkoneksi sistem
periferal seperti pengatur waktu , penghitung peristiwa, generator PWM , dan pengawas
generator jam – sering kali merupakan osilator untuk kristal pengatur waktu kuarsa, resonator, atau rangkaian RC
banyak yang menyertakan konverter analog-ke-digital, beberapa menyertakan konverter digital-ke-analog
pemrograman dalam sirkuit dan dukungan debugging dalam sirkuit
Integrasi ini secara drastis mengurangi jumlah chip dan jumlah kabel serta ruang papan sirkuit yang diperlukan untuk menghasilkan sistem setara dengan menggunakan chip terpisah. Selain itu, khususnya pada perangkat dengan jumlah pin rendah, setiap pin dapat dihubungkan ke beberapa periferal internal, dengan fungsi pin dipilih oleh perangkat lunak. Hal ini memungkinkan suatu bagian untuk digunakan dalam variasi aplikasi yang lebih luas dibandingkan jika pin memiliki fungsi khusus.

Mikrokontroler telah terbukti sangat populer dalam sistem tertanam sejak diperkenalkan pada tahun 1970an.

Beberapa mikrokontroler menggunakan arsitektur Harvard : memisahkan bus memori untuk instruksi dan data, sehingga memungkinkan akses dilakukan secara bersamaan. Dengan arsitektur Harvard, instruksi prosesor dapat memiliki ukuran bit yang berbeda dari panjang memori internal dan registernya. Contoh: instruksi 12-bit dan register data 8-bit.

Memutuskan perangkat mana yang akan disertakan cukup sulit. Pelanggan mikrokontroler sering kali mengorbankan frekuensi operasi dan fleksibilitas desain sistem untuk memenuhi persyaratan waktu ke pasar dan pengurangan biaya sistem. Produsen harus menyeimbangkan fungsionalitas tambahan dengan kebutuhan untuk mengurangi ukuran chip.

Arsitektur mikrokontroler bervariasi. Beberapa desain terdiri dari inti mikroprosesor dan satu atau lebih fungsi ROM, RAM, atau I/O yang terpasang di dalam paket. Desain lainnya dirancang khusus untuk aplikasi operasional. Kumpulan instruksi bitwise menyediakan banyak instruksi untuk manipulasi bit (operasi berorientasi bit) untuk membuat program berjalan lebih efisien.  Misalnya, prosesor tujuan umum memiliki beberapa instruksi untuk menguji bit di register dan cabang jika bit tersebut disetel, dan biasanya ada satu instruksi untuk mikrokontroler untuk memberikan tindakan yang diperlukan. Tak sebanyak itu. Karena ini adalah prosesor matematika, operasi floating point sudah dilakukan di perangkat lunak. Namun, beberapa desain baru menyertakan fitur yang dioptimalkan FPU dan DSP. Contohnya adalah jalur MIPS PIC32 Microchip.

Lingkungan pemrograman
Mikrokontroler awalnya hanya diprogram dalam bahasa assembly , namun berbagai bahasa pemrograman tingkat tinggi , seperti C , Python , dan JavaScript , kini juga umum digunakan untuk menargetkan mikrokontroler dan sistem tertanam .  Kompiler untuk bahasa tujuan umum biasanya memiliki beberapa batasan serta peningkatan untuk lebih mendukung karakteristik unik mikrokontroler. Beberapa mikrokontroler mempunyai lingkungan untuk membantu pengembangan jenis aplikasi tertentu. Vendor mikrokontroler sering kali menyediakan alat secara gratis untuk memudahkan adopsi perangkat keras mereka.

Mikrokontroler dengan perangkat keras khusus mungkin memerlukan dialek C non-standarnya sendiri, seperti SDCC untuk 8051 , yang mencegah penggunaan alat standar (seperti pustaka kode atau alat analisis statis) bahkan untuk kode yang tidak terkait dengan fitur perangkat keras. Penerjemah juga dapat berisi fitur-fitur yang tidak standar, seperti MicroPython , meskipun sebuah fork, CircuitPython , berupaya memindahkan dependensi perangkat keras ke perpustakaan dan menjadikan bahasa tersebut mematuhi standar CPython yang lebih banyak .

Firmware juru bahasa juga tersedia untuk beberapa mikrokontroler. Misalnya BASIC mikrokontroler Intel 8052 pertama;  BASIC dan FORTH pada Zilog Z8  dan beberapa perangkat keras yang lebih baru. Biasanya, konverter ini mendukung pemrograman interaktif.

Beberapa mikrokomputer tersedia komputer. Hal ini memungkinkan pengembang untuk menganalisis perilaku mikrokontroler dan programnya saat menggunakan komponen secara real-time. Simulator menunjukkan keadaan dan keluaran prosesor internal dan mengirimkan sinyal masukan ke keluaran. Di satu sisi, sebagian besar simulator terbatas karena tidak dapat mensimulasikan sebagian besar perangkat lain dalam sistem, namun dapat melakukan prosedur yang sulit untuk menghasilkan apa yang diperlukan dalam implementasi fisik, dan ini adalah cara tercepat untuk melakukan debug. Jadi kami menganalisisnya. Masalah.

Mikrokontroler saat ini sering kali menyertakan sirkuit debug pada chip yang memungkinkan proses debug melalui debugger ketika diakses melalui emulator internal (ICE) melalui JTAG. ICE waktu nyata memungkinkan Anda melihat atau memanipulasi gambar saat sedang berjalan. Trace ICE dapat merekam program yang dijalankan dan status MCU sebelum dan sesudah fase boot.
 

Jenis 

Pada tahun 2008 , terdapat beberapa lusin arsitektur dan vendor mikrokontroler termasuk:

  • Prosesor inti ARM (banyak vendor)

    • Inti ARM Cortex-M secara khusus ditargetkan untuk aplikasi mikrokontroler

  • Teknologi Microchip Atmel AVR (8-bit), AVR32 (32-bit), dan AT91SAM (32-bit)

  • Inti M8C Cypress Semiconductor digunakan dalam PSoC (Programmable System-on-Chip) mereka

  • ColdFire skala bebas (32-bit) dan S08 (8-bit)

  • Freescale 68HC11 (8-bit), dan lainnya berdasarkan keluarga Motorola 6800

  • Intel 8051 , juga diproduksi oleh NXP Semiconductors , Infineon dan banyak lainnya

  • Infineon : 8-bit XC800 , 16-bit XE166 , 32-bit XMC4000 (ARM berbasis Cortex M4F), 32-bit TriCore dan, mikrokontroler Aurix Tricore Bit 32-bit 

  • Pepatah Terintegrasi MAX32600, MAX32620, MAX32625, MAX32630, MAX32650, MAX32640

  • MIPS

  • Teknologi Microchip PIC , (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24), (32-bit PIC32)

  • Semikonduktor NXP LPC1000, LPC2000, LPC3000, LPC4000 (32-bit), LPC900, LPC700 (8-bit)

  • Baling-Baling Paralaks

  • PowerPC ISE

  • Kelinci 2000 (8-bit)

  • Renesas Elektronik : RL78 16-bit MCU ; RX MCU 32-bit ; SuperH ; V850 MCU 32-bit ; H8 ; R8C MCU 16-bit

  • Silicon Laboratories Menyalurkan mikrokontroler 8-bit 8051 dan mikrokontroler 32-bit berbasis sinyal campuran ARM

  • STMicroelectronics STM8 (8-bit), ST10 (16-bit), STM32 (32-bit), SPC5 (otomotif 32-bit)

  • Texas Instruments TI MSP430 (16-bit), MSP432 (32-bit), C2000 (32-bit)

  • Toshiba TLCS-870 (8-bit/16-bit)

Masih banyak lagi yang lain, beberapa di antaranya digunakan dalam rentang aplikasi yang sangat sempit atau lebih mirip prosesor aplikasi daripada mikrokontroler. Pasar mikrokontroler sangat terfragmentasi, dengan banyak vendor, teknologi, dan pasar. Perhatikan bahwa banyak vendor menjual atau telah menjual banyak arsitektur.

Latensi interupsi
Berbeda dengan komputer tujuan umum, mikrokontroler yang digunakan dalam sistem tertanam sering kali berupaya mengoptimalkan latensi interupsi dibandingkan throughput instruksi. Permasalahannya mencakup pengurangan latensi dan membuatnya lebih mudah diprediksi (untuk mendukung kontrol real-time).

Ketika perangkat elektronik menyebabkan interupsi, selama peralihan konteks, hasil antara (register) harus disimpan sebelum perangkat lunak yang bertanggung jawab menangani interupsi dapat dijalankan. Mereka juga harus dipulihkan setelah penanganan interupsi selesai. Jika terdapat lebih banyak register prosesor , proses penyimpanan dan pemulihan ini mungkin memerlukan waktu lebih lama, sehingga meningkatkan latensi. (Jika ISR tidak memerlukan penggunaan beberapa register, maka ISR mungkin akan membiarkannya begitu saja dibandingkan menyimpan dan memulihkannya, sehingga dalam hal ini register tersebut tidak terlibat dengan latensi.) Cara untuk mengurangi konteks tersebut/memulihkan latensi termasuk memiliki relatif sedikit register di unit pemrosesan pusatnya (tidak diinginkan karena memperlambat sebagian besar pemrosesan non-interupsi secara substansial), atau setidaknya perangkat keras tidak menyimpan semuanya (ini gagal jika perangkat lunak kemudian perlu memberikan kompensasi dengan menyimpan sisanya "secara manual") . Teknik lainnya adalah dengan menggunakan port silikon untuk "pengecoran bayangan". Satu atau lebih register yang hanya digunakan oleh perangkat lunak interupsi (yang mungkin mendukung tumpukan terpisah).

Hal lain yang memengaruhi durasi interupsi meliputi:

  • Perubahan yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas CPU saat ini. Ini adalah sebuah masalah. Untuk mengurangi biaya ini, mikrokomputer memiliki pipa pendek (tiga instruksi atau kurang) dan kerangka tata letak kecil yang dapat meneruskan dan mengulangi instruksi panjang. Prinsip desain RISC memastikan bahwa sebagian besar instruksi memiliki jumlah siklus yang sama, sehingga menghilangkan kebutuhan akan kontinuitas/pembaruan logika.

  • Setiap bagian utama memiliki durasi yang wajar. ini sudah berakhir Akses ke struktur data terbatas saat menavigasi ke bagian yang besar. Jika penangan interupsi perlu mengakses struktur data, bagian kritis harus memblokir interupsi. Semakin lama waktu menganggur, semakin lama pula waktu menganggurnya. Ketika ada kendala eksternal yang kuat pada latensi sistem, pengembang sering kali memerlukan alat untuk mengukur latensi interupsi dan melacak komponen penting mana yang melambat.

    • Metode yang umum adalah menghilangkan semua hambatan secara massal. . Cukup Penerapannya mudah, namun terkadang bagian utamanya memerlukan waktu.

    • Metode yang lebih rumit mencegah akses ke struktur data tersebut. Hal ini sering kali didasarkan pada prioritas interupsi yang tidak sesuai dengan struktur data sistem yang benar. Oleh karena itu, teknologi ini digunakan dalam situasi yang sangat terbatas.

    • Prosesor perangkat hanya mendukung fungsi dasar tertentu. Hal ini mencakup, misalnya, dukungan untuk akses atomik ke bit atau byte sebuah kata, atau dukungan akses atomik lama lainnya, seperti akses LDREX/STREX khusus yang diperkenalkan dalam arsitektur ARMv6.

  • memecahkan sarang. Beberapa mikrokontroler mengizinkan interupsi dengan prioritas lebih tinggi untuk mengesampingkan interupsi dengan prioritas lebih rendah. Hal ini memungkinkan perangkat lunak mengelola latensi dengan mengirimkan interupsi real-time dengan prioritas lebih tinggi (latensi lebih rendah dan lebih dapat diprediksi) dibandingkan interupsi tingkat rendah.

  • Tingkat pengaktifan. Saat terjadi interupsi, mikrokontroler mungkin menghindari peralihan konteks pemulihan/pemulihan tambahan menggunakan semacam pengoptimalan panggilan antrean.

Mikrokontroler kelas bawah mungkin kurang mendapat dukungan. Interupsi Mikrokontroler Tingkat Lanjut.

Teknologi memori

Dua jenis memori berbeda yang biasa digunakan dengan mikrokontroler, memori non-volatil untuk menyimpan firmware dan memori baca-tulis untuk data sementara.

Data
Dari mikrokontroler paling awal hingga saat ini, SRAM enam transistor hampir selalu digunakan sebagai memori kerja baca/tulis, dengan beberapa transistor lagi per bit digunakan dalam file register .

Selain SRAM, beberapa mikrokontroler juga memiliki EEPROM internal dan/atau NVRAM untuk penyimpanan data; dan yang tidak memilikinya (seperti BASIC Stamp ), atau yang memori internalnya tidak mencukupi, sering kali dihubungkan ke EEPROM eksternal atau chip memori flash.

Beberapa mikrokontroler mulai tahun 2003 memiliki memori flash yang "dapat diprogram sendiri". 

Firmware
Mikrokontroler paling awal menggunakan mask ROM untuk menyimpan firmware . Mikrokontroler selanjutnya (seperti versi awal Freescale 68HC11 dan mikrokontroler PIC awal ) memiliki memori EPROM , yang menggunakan jendela tembus pandang untuk memungkinkan penghapusan melalui sinar UV, sedangkan versi produksi tidak memiliki jendela seperti itu, karena OTP (dapat diprogram satu kali) . Pembaruan firmware setara dengan mengganti mikrokontroler itu sendiri, sehingga banyak produk yang tidak dapat diupgrade.

Motorola MC68HC805  adalah mikrokontroler pertama yang menggunakan EEPROM untuk menyimpan firmware. Mikrokontroler EEPROM menjadi lebih populer pada tahun 1993 ketika Microchip memperkenalkan PIC16C84  dan Atmel memperkenalkan mikrokontroler 8051-core yang pertama menggunakan memori NOR Flash untuk menyimpan firmware.  Kebanyakan mikrokontroler saat ini menggunakan memori flash, dengan beberapa model menggunakan FRAM dan beberapa unit mahal masih menggunakan OTP atau mask ROM.
 

Disadur dari: https://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller

Selengkapnya
Pengertian Mengenai Mikrokontroler

Elektronika

Pengertian Mengenai Mikroprosesor

Dipublikasikan oleh Jovita Aurelia Sugihardja pada 05 Maret 2024


Mikroprosesor atau mikroprosesor (diucapkan µP atau uP) adalah unit pemrosesan elektronik (CPU) komputer yang terdiri dari transistor kecil dan sirkuit lain pada sirkuit terpadu semikonduktor.

Sebelum pengembangan mikroprosesor, CPU elektronik dikembangkan . hilang sirkuit input TTL terpisah; Transistor independen pertama; Sebelumnya, lagi dalam tabung vakum. Ada juga desain untuk mesin komputer sederhana yang mencakup bagian mekanis seperti perkakas, batang, rel, mainan, dll.

Perkembangan mesin mekanis diketahui mengikuti Hukum Moore, lapangan kerja semakin meningkat setiap tahunnya. dubur. Teori ini menyatakan bahwa kekuatan komputer berlipat ganda setiap 18 bulan dan berlaku sejak awal tahun 1970. Sejak awal mulanya sebagai kalkulator, kemajuan teknologi telah menjadikan mikroprosesor sebagai kekuatan dominan di banyak jenis komputer. Dari mainframe terbesar hingga komputer laptop terkecil, semua sistem memiliki mikroprosesor sebagai jantungnya.

 

Karakteristik Mikroprosesor

Berikut ini adalah karakteristik penting dari mikroprosesor:

  1. Ukuran Bus Data Internal: Jumlah saluran dalam mikroprosesor, yang menunjukkan jumlah bit yang dapat dipertukarkan antar bagian mikroprosesor.

  2. Ukuran bus data eksternal (external data bus size): Jumlah saluran yang digunakan untuk transfer data antar komponen antara mikroprosesor dan komponen-komponen di luar mikroprosesor.

  3. Ukuran alamat memori (memory address size): Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung.

  4. Kecepatan clock (clock speed): Rate atau kecepatan clock untuk menuntun kerja mikroprosesor.

  5. Fungsi khusus: Fungsi khusus yang mendukung aplikasi khusus, seperti pemrosesan kristal cair, multimedia, dll.

  6. Pemrosesan data utama komputer.

Disadur dari: https://id.wikipedia.org/wiki/Mikroprosesor

Selengkapnya
Pengertian Mengenai Mikroprosesor
page 1 of 3 Next Last »