Home

Published

- 1 min read

CPU Core

Microcontroller Microprocessor
img of CPU Core

ATMaga328P

UNO R3

Dip Chip

chipพังแล้วสามารถถอดเปลี่ยนได้

arduino-board-on-black-surface.avif

SMD Chip

A000067_00front_1000x750.avif

AVR architecture

  • Data Memory → ตัวแปร SRAM
    • SRAM
      • Cache Memory
      • ข้อเสีย แพง ราคาสูง
  • Program Memory → code Flash Memory
    • Flash Memory ไม่ต้องมีไฟเลี้ยง ก็ใช้งานได้
  • EEPROM Memory

Chip Control Memory

  • 1 chip → 1 Block
    • 1 block → 4 byte
    • flash ได้พื้นที่เก็บข้อมูลเยอะ
    • EEPROM พื้นที่เก็บข้อมูลน้อย control one by one
    • พื้นที่ที่ไม่ได้ใช้ → slag

SRam

  • 2k x 8 = 2kBytes
    • 2k → ช่องเก็บข้อมูล
    • 8 → 1 block
    • Bus
      • Address bus → ส่งตำแหน่งหน่วยความจำ
      • Date bus → ส่งข้อมูล
      • Control bus → control Read / Write
  1. หน้าที่หลักของ CPU Core
    • ควบคุมลำดับการทำงานของโปรแกรม
    • เข้าถึงหน่วยความจำ
    • ประมวลผลทางคณิตศาสตร์และลอจิก
    • ควบคุมอุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต (I/O)
    • จัดการการขัดจังหวะ (Interrupt)
  2. สถาปัตยกรรมของ AVR CPU
    • ใช้ Harvard Architecture (แยกหน่วยความจำโปรแกรมและข้อมูล)
    • มีองค์ประกอบหลัก เช่น ALU, Register File, Status Register, Program Counter, Flash Memory, Data Memory และ Stack Pointer
  3. ALU (Arithmetic Logic Unit)
    • หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์และลอจิก เช่น การบวก ลบ คูณ หาร AND OR NOT
    • ทำงานร่วมกับ Register File 32 ตัว สามารถประมวลผลภายใน 1 รอบสัญญาณนาฬิกา
  4. Register File
    • มี General Purpose Register ขนาด 8 บิต จำนวน 32 ตัว
    • มี X, Y, Z Pointers ใช้สำหรับเข้าถึงหน่วยความจำ
  5. Status Register
    • ใช้เก็บสถานะของการประมวลผล เช่น Carry Flag (C), Zero Flag (Z), Negative Flag (N), Overflow Flag (V), Sign Flag (S), และ Half Carry Flag (H)
  6. ชุดคำสั่ง (Instruction Set)
    • ตัวอย่างคำสั่งพื้นฐาน:
      • ADD Rd, Rr → บวกค่าของ Register สองตัว
      • ADC Rd, Rr → บวกค่าของ Register พร้อม Carry
      • AND Rd, Rr → คำสั่งลอจิก AND
      • NEG Rd → คำนวณค่าตรงข้าม (Two’s Complement)
  7. การทำงานของ CPU (Instruction Processing)
    • กระบวนการทำงานของคำสั่งมี Fetch → Decode → Execute → Writeback
    • ใช้ Program Counter (PC) ในการชี้ตำแหน่งของคำสั่งใน Flash Memory
    • ใช้ Stack Pointer ในการจัดการ Subroutine และ Interrupts