एक माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर के बीच चयन

एक एम्बेडेड डिवाइस का मस्तिष्क, जो प्रसंस्करण इकाई है, कार्य (ओं) को पूरा करने में डिवाइस की सफलता या विफलता का एक प्रमुख निर्धारक है, जिसके लिए इसे डिज़ाइन किया गया है। प्रोसेसिंग यूनिट, सिस्टम से इनपुट से लेकर अंतिम आउटपुट तक, हर प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार है, इस प्रकार डिवाइस डिजाइन के दौरान मस्तिष्क के लिए सही प्लेटफॉर्म का चयन बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है क्योंकि हर दूसरी चीज उस निर्णय की सटीकता पर निर्भर करेगी।

माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर

एम्बेडेड उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रसंस्करण घटकों को दो व्यापक श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है; माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर ।

माइक्रोकंट्रोलर एक एकल चिप पर छोटे कंप्यूटिंग डिवाइस होते हैं जिनमें एक या एक से अधिक प्रसंस्करण कोर होते हैं, जिसमें प्रोग्राम योग्य विशेष और सामान्य उद्देश्य इनपुट और आउटपुट (आई / ओ) बंदरगाहों के साथ मेमोरी डिवाइस शामिल होते हैं। वे विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहां केवल विशिष्ट दोहराए जाने वाले कार्यों को निष्पादित करने की आवश्यकता होती है। हमने आपके एम्बेडेड प्रोजेक्ट्स के लिए राइट माइक्रोकंट्रोलर के चयन के बारे में पहले ही चर्चा कर ली है।

दूसरी ओर माइक्रोप्रोसेसर सामान्य प्रयोजन कंप्यूटिंग डिवाइस होते हैं जो एक चिप पर केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई के सभी कार्यों को शामिल करते हैं लेकिन इसमें मेमोरी और इनपुट जैसे परिधीय और माइक्रोकंट्रोलर जैसे आउटपुट पिन शामिल नहीं होते हैं।

हालाँकि निर्माता अब बहुत सी चीजों को बदल रहे हैं जो माइक्रोकंट्रोलर्स और माइक्रोप्रोसेसरों के बीच की रेखा को धुंधला कर रहे हैं जैसे कि माइक्रोप्रोसेसरों के लिए चिप्स पर मेमोरी का उपयोग और एक बाहरी मेमोरी से कनेक्ट करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर की क्षमता, इन घटकों और डिजाइनर के बीच प्रमुख कुंजी अभी भी मौजूद हैं एक विशेष परियोजना के लिए उनके बीच सबसे अच्छा चुनने की जरूरत है।

माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर के बीच अंतर के बारे में अधिक जानें।

एमपीयू या एमसीयू का चयन करते समय कारकों पर विचार करें

एक एम्बेडेड उत्पाद के डिजाइन के लिए उपयोग करने के लिए प्रसंस्करण उपकरण के संबंध में जाने की दिशा पर कोई निर्णय लेने से पहले, डिजाइन विनिर्देशों को विकसित करना महत्वपूर्ण है। डिज़ाइन विनिर्देशों का विकास उपकरण पूर्व-डिज़ाइन के लिए एवेन्यू प्रदान करता है जो विवरणों की पहचान करने में मदद करता है, हल करने के लिए समस्या, इसे कैसे हल किया जाना है, उपयोग किए जाने वाले घटकों पर प्रकाश डाला जाता है और बहुत कुछ। यह डिजाइनर को परियोजना के बारे में सामान्य निर्णय लेने में मदद करता है और प्रसंस्करण इकाई के लिए किस दिशा में यात्रा करना है यह निर्धारित करने में मदद करता है।

माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसर के बीच चयन करने से पहले डिजाइन विनिर्देश में कुछ कारकों पर विचार करने की आवश्यकता है।

1. प्रसंस्करण शक्ति

एक माइक्रोकंट्रोलर और एक माइक्रोप्रोसेसर के बीच चयन करने पर विचार करने के लिए प्रसंस्करण शक्ति मुख्य (यदि मुख्य नहीं है) में से एक है। यह मुख्य कारकों में से एक है जो माइक्रोप्रोसेसरों के लिए झुकाव का उपयोग करता है। इसे DMIPS (प्रति सेकंड निर्देश के स्फटिक मिलियन) में मापा जाता है और एक दूसरे में माइक्रोकंट्रोलर या माइक्रोप्रोसेसर प्रक्रिया कर सकने वाले निर्देशों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। यह अनिवार्य रूप से एक संकेत है कि कितनी तेजी से एक उपकरण इसे सौंपे गए कार्य को पूरा कर सकता है।

सटीक कम्प्यूटेशनल शक्ति का निर्धारण करते समय आपके डिज़ाइन की आवश्यकता बहुत कठिन कार्य हो सकती है, एक शिक्षित अनुमान लगाया जा सकता है, कार्य (ओं) की जांच करके, डिवाइस को प्रदर्शन करने के लिए बनाया जा रहा है और उन कार्यों की कम्प्यूटेशनल आवश्यकताएं क्या हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक ऐसे उपकरण के विकास के लिए जिसे पूर्ण ऑपरेटिंग सिस्टम या तो एम्बेडेड लिनक्स, विंडोज़ सीई या किसी अन्य ओएस के उपयोग की आवश्यकता होती है, प्रोसेसर की तरह लगने वाले 500 DMIPS के रूप में उच्च प्रसंस्करण शक्ति की आवश्यकता होगी? हाँ। इसे जोड़ने के लिए, एक डिवाइस पर एक ऑपरेटिंग सिस्टम चलाने के लिए एक मेमोरी मैनेजमेंट यूनिट (MMU) की आवश्यकता होगी जो आवश्यक प्रसंस्करण शक्ति को बढ़ाएगा। डिवाइस एप्लिकेशन जिसमें बहुत अधिक अंकगणित होते हैं, उन्हें बहुत अधिक DMIPS की आवश्यकता होती हैमूल्यों और अधिक गणित / संख्यात्मक गणना उपकरण प्रदर्शन करने के लिए है, और अधिक डिजाइन आवश्यकताओं प्रसंस्करण शक्ति की आवश्यकता के कारण एक माइक्रोप्रोसेसर के उपयोग की ओर झुकाव।

प्रसंस्करण शक्ति का एक अन्य मुख्य निहितार्थ जो माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रोकंट्रोलर के बीच चुनाव को प्रभावित करता है, उपयोगकर्ता इंटरफेस जैसी चीजों की जटिलता या सरलता है । यह इन दिनों अनुप्रयोगों के सबसे बुनियादी के लिए रंगीन और इंटरैक्टिव जीयूआई है एक वांछनीय बात है। क्यूटी जैसे उपयोगकर्ता इंटरफेस बनाने में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश पुस्तकालयों को 80 - 100 DMIPS के रूप में प्रसंस्करण शक्ति की आवश्यकता होती है और अधिक एनिमेशन, चित्र और अन्य मल्टीमीडिया सामग्री प्रदर्शित करने के लिए, जितनी अधिक आवश्यक प्रसंस्करण शक्ति होती है। हालाँकि, कम रिज़ॉल्यूशन स्क्रीन पर सरल उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस को थोड़ी प्रसंस्करण शक्ति की आवश्यकता होती है और इन दिनों माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करके संचालित किया जा सकता है, जो विभिन्न डिस्प्ले के साथ बातचीत करने के लिए एम्बेडेड इंटरफेस के साथ आते हैं।

ऊपर बताए गए कुछ मुख्य कार्यों का समर्थन करता है, संचार और अन्य बाह्य उपकरणों के लिए कुछ प्रसंस्करण शक्ति आरक्षित करना महत्वपूर्ण है । यद्यपि ऊपर दिए गए अधिकांश उदाहरण एक माइक्रोप्रोसेसरों के उपयोग का समर्थन करते हैं, वे आमतौर पर माइक्रोकंट्रोलर्स की तुलना में अधिक महंगे होते हैं और कुछ समाधानों में उपयोग किए जाने पर एक ओवरकिल हो जाएगा, उदाहरण के लिए एक प्रकाश बल्ब को स्वचालित करने के लिए 500 DMIPS माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करके समग्र लागत होगी। उत्पाद सामान्य से अधिक है और अंततः बाजार में इसकी विफलता का कारण बन सकता है।

2. अंतर

उत्पाद के विभिन्न तत्वों को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाने वाला इंटरफ़ेस एक माइक्रोकंट्रोलर और एक माइक्रोप्रोसेसर के बीच चयन करने से पहले विचार किए जाने वाले कारकों में से एक है। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि प्रसंस्करण इकाई का उपयोग अन्य घटकों द्वारा आवश्यक इंटरफेस है।

उदाहरण के लिए कनेक्टिविटी और संचार के दृष्टिकोण से, अधिकांश माइक्रोकंट्रोलर और माइक्रोप्रोसेसरों के पास संचार उपकरणों से जुड़ने के लिए आवश्यक इंटरफेस होते हैं, लेकिन जब सुपर स्पीड यूएसबी 3.0 इंटरफ़ेस, कई 10/100 ईथरनेट पोर्ट या गीगाबिट ईथरनेट पोर्ट जैसे उच्च गति संचार बाह्य उपकरणों की आवश्यकता होती है, तो चीजें माइक्रोप्रोसेसर की दिशा में झुकाव क्योंकि इनका समर्थन करने के लिए आवश्यक इंटरफ़ेस आमतौर पर केवल उन पर पाया जाता है क्योंकि वे बड़ी मात्रा में डेटा को संभालने और संसाधित करने में सक्षम होते हैं और जिस गति से उन डेटा को स्थानांतरित किया जाता है।

फर्मवेयर के लिए आवश्यक मेमोरी की मात्रा पर इन इंटरफेस के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रोटोकॉल के प्रभाव की पुष्टि की जानी चाहिए क्योंकि वे स्मृति आवश्यकताओं को बढ़ाते हैं। यह अंगूठे का एक सामान्य नियम है कि माइक्रोप्रोसेसर-आधारित डिज़ाइन, उन अनुप्रयोगों के लिए अपनाया जाता है जिनमें बड़ी मात्रा में डेटा के साथ उच्च गति की कनेक्टिविटी की आवश्यकता होती है, खासकर तब जब सिस्टम में ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग शामिल हो।

3. मेमोरी

ये दो डेटा प्रोसेसिंग डिवाइस मेमोरी और डेटा स्टोरेज को अलग तरह से हैंडल करते हैं। उदाहरण के लिए माइक्रोकंट्रोलर एम्बेडेड, फिक्स्ड मेमोरी डिवाइस के साथ आते हैं जबकि माइक्रोप्रोसेसर इंटरफेस के साथ आते हैं जिससे मेमोरी डिवाइस कनेक्ट हो सकते हैं। इसके दो प्रमुख निहितार्थ हैं;

लागत

माइक्रोकंट्रोलर एक सस्ता समाधान बन जाता है, क्योंकि इसे अतिरिक्त मेमोरी डिवाइस के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है जबकि माइक्रोप्रोसेसर इन अतिरिक्त आवश्यकताओं के कारण अपनाया जाने वाला एक महंगा समाधान बन जाता है।

सीमित मेमोरी

माइक्रोकंट्रोलर पर निश्चित मेमोरी, डेटा की मात्रा बनाती है जिसे उस पर संग्रहीत किया जा सकता है। यह प्रोसेसर के लिए लागू नहीं होने वाली स्थिति है क्योंकि वे आमतौर पर बाहरी मेमोरी डिवाइस से जुड़े होते हैं। जब यह सीमा एक समस्या हो सकती है तो इसका एक अच्छा उदाहरण डिवाइस के लिए फर्मवेयर विकसित करना है। कोड आकार में अतिरिक्त किलोबाइट को जोड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले माइक्रोकंट्रोलर में बदलाव की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन यदि डिज़ाइन प्रोसेसर पर आधारित था, तो हमें केवल मेमोरी डिवाइस को बदलने की आवश्यकता होगी। इस प्रकार माइक्रोप्रोसेसर स्मृति के साथ अधिक लचीलापन प्रदान करते हैं ।

माना जाने वाले मेमोरी के आधार पर कई अन्य कारक हैं, उनमें से एक स्टार्ट-अप (बूट) समय है । उदाहरण के लिए माइक्रोप्रोसेसरों ने फर्मवेयर को एक बाहरी मेमोरी (आमतौर पर एक बाहरी नंद या सीरियल फ्लैश मेमोरी) पर संग्रहीत किया है और बूट पर, फर्मवेयर को प्रोसेसर के DRAM में लोड किया गया है। हालांकि यह कुछ सेकंड के भीतर होता है, यह कुछ अनुप्रयोगों के लिए आदर्श नहीं हो सकता है। दूसरे पर माइक्रोकंट्रोलर कम समय लगता है ।

सामान्य गति के विचारों के लिए, MCU आमतौर पर उन प्रोसेसर कोर की वजह से सबसे अधिक महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों को संबोधित करने की अपनी क्षमता के कारण जीतता है, यह तथ्य कि स्मृति अंतर्निहित है और उनके साथ उपयोग किया जाने वाला फर्मवेयर हमेशा या तो एक आरटीओएस या नंगे धातु है सी।

4. शक्ति

विचार करने के लिए एक अंतिम बिंदु बिजली की खपत है। जबकि माइक्रोप्रोसेसर में पावर मोड कम होते हैं, ये मोड एक विशिष्ट MCU पर उपलब्ध नहीं होते हैं और माइक्रोप्रोसेसर आधारित डिज़ाइन द्वारा आवश्यक बाहरी घटकों के साथ, कम पावर मोड को प्राप्त करने के लिए यह थोड़ा अधिक जटिल होता है। कम बिजली के साधनों से, एमसीयू द्वारा खपत की जाने वाली बिजली की वास्तविक मात्रा माइक्रोप्रोसेसर की तुलना में पूरी तरह से कम होती है, क्योंकि प्रसंस्करण क्षमता जितनी बड़ी होती है, प्रोसेसर को चालू रखने और चलाने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा उतनी ही अधिक होती है।

इसलिए माइक्रोकंट्रोलर उन अनुप्रयोगों को खोजने की कोशिश करते हैं, जहां रिमोट कंट्रोल, कंज्यूमर इलेक्ट्रॉनिक्स और कई स्मार्ट डिवाइस जैसे अल्ट्रा-लो पॉवर प्रोसेसिंग यूनिट्स की आवश्यकता होती है, जहां बैटरी लाइफ की लंबी उम्र के लिए डिजाइन पर जोर दिया जाता है। उनका उपयोग भी किया जाता है, जहां एक उच्च निर्धारक व्यवहार की आवश्यकता होती है।

दूसरी ओर माइक्रोप्रोसेसर औद्योगिक और उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं जिनके लिए एक ऑपरेटिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है, अभिकलन गहन होते हैं और बहुत अधिक मीडिया जानकारी के साथ उच्च गति कनेक्टिविटी या उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस की आवश्यकता होती है।

निष्कर्ष

कई अन्य कारक मौजूद हैं और इन दो प्लेटफार्मों के बीच चयन करने के लिए निर्धारक के रूप में काम करते हैं और सभी प्रदर्शन, क्षमता और बजट के अंतर्गत आते हैं लेकिन समग्र चयन आसान हो जाता है जब एक उचित सिस्टम पूर्व-डिज़ाइन में होता है और आवश्यकताओं को स्पष्ट रूप से कहा जाता है। माइक्रोकंट्रोलर्स ज्यादातर तंग बीओएम बजट के साथ और कड़े विद्युत आवश्यकताओं के साथ समाधान में उपयोग किए जाते हैं, जबकि माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग विशाल संगणना और प्रदर्शन आवश्यकताओं के साथ किया जाता है।