الـ Microcontroller و Microprocessor هما نوعان من المكونات الأساسية في الإلكترونيات المستخدمة للتحكم في الأجهزة الرقمية. ورغم التشابه بينهما من حيث الشكل ووظائف معينة، إلا أن هناك اختلافات جوهرية في الاستخدامات، الوظائف، والتكوين الداخلي لكل منهما. وفيما يلي توضيح مفصل للفروقات بين الميكروكنترولر والميكروبروسيسور.
تعريف الـ Microcontroller
الميكروكنترولر هو شريحة إلكترونية صغيرة تحتوي على وحدة معالجة مركزية (CPU) بالإضافة إلى وحدات ذاكرة وواجهات إدخال وإخراج، ومكونات أخرى مثل المؤقتات (Timers) ومبدلات الأنالوغ إلى ديجيتال (ADC). صُمم الميكروكنترولر ليكون جزءاً من الأنظمة المدمجة (Embedded Systems)، حيث يُستخدم للتحكم في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة مثل الروبوتات، والغسالات، والسيارات، والأجهزة الطبية.
مكونات الـ Microcontroller
يتكون الميكروكنترولر عادة من المكونات التالية:
- وحدة المعالجة المركزية (CPU): تنفذ التعليمات وتتحكم في عمليات الجهاز.
- ذاكرة القراءة فقط (ROM): تُخزن البرامج الثابتة (Firmware).
- ذاكرة الوصول العشوائي (RAM): تُخزن البيانات المؤقتة أثناء عمل الميكروكنترولر.
- وحدات الإدخال والإخراج (I/O Ports): تستخدم للتفاعل مع الأجهزة الأخرى.
- مكونات إضافية: مثل مؤقتات (Timers)، محولات ADC/DAC، وحدات اتصال تسلسلي مثل UART وSPI.
استخدامات الـ Microcontroller
بسبب تكامله وقدرته على التعامل مع المهام البسيطة والمعقدة في الأجهزة، فإن الميكروكنترولر يُستخدم في العديد من التطبيقات مثل:
- الأنظمة المدمجة في الأجهزة المنزلية
- تطبيقات الروبوتات
- أنظمة السيارات
- أجهزة الاستشعار الذكية
- الأجهزة الطبية الصغيرة
تعريف الـ Microprocessor
الميكروبروسيسور هو وحدة معالجة مركزية متكاملة تحتوي على وحدة المعالجة المركزية فقط أو قد تحتوي على ذاكرة صغيرة. وعادةً ما يتطلب الميكروبروسيسور وحدات دعم إضافية مثل ذاكرة القراءة فقط (ROM) وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ووحدات الإدخال والإخراج ليعمل بكفاءة. يُستخدم الميكروبروسيسور في تطبيقات تتطلب معالجة حسابية عالية الأداء مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
مكونات الـ Microprocessor
عادةً يحتوي الميكروبروسيسور على:
- وحدة المعالجة المركزية (CPU): التي تقوم بتنفيذ التعليمات والمعالجة الحسابية.
- وحدة التحكم: التي تدير عمليات التوجيه والتنسيق بين مكونات الحاسوب الأخرى.
- وحدة الحساب والمنطق (ALU): التي تقوم بعمليات الحساب والمنطق الأساسية.
- وحدات الاتصال: تعتمد على وحدات ذاكرة وأجهزة طرفية خارجية ليعمل بكفاءة.
استخدامات الـ Microprocessor
نظراً لقدراته العالية في المعالجة الحسابية، يُستخدم الميكروبروسيسور في:
- أجهزة الكمبيوتر الشخصية والمحمولة
- أجهزة الكمبيوتر المتقدمة، مثل السيرفرات ومحطات العمل
- أنظمة معالجة البيانات الضخمة
- الأجهزة التي تتطلب أداءً عاليًا وسرعات معالجة متقدمة
الفرق بين Microcontroller و Microprocessor
| المعيار | الميكروكنترولر (Microcontroller) | الميكروبروسيسور (Microprocessor) |
|---|---|---|
| التكوين | يحتوي على CPU، RAM، ROM، وحدات I/O، ومكونات أخرى مدمجة في شريحة واحدة. | يحتوي على CPU فقط ويتطلب وحدات دعم خارجية مثل RAM، ROM، وI/O للعمل. |
| الاستخدام | يستخدم في الأنظمة المدمجة مثل الأجهزة المنزلية، والروبوتات، والأجهزة الصغيرة التي تتطلب تحكمًا مباشرًا. | يستخدم في الأجهزة الكبيرة والمعقدة مثل الحواسيب والأنظمة المتقدمة التي تتطلب معالجة حسابية متقدمة. |
| الذاكرة | ذاكرة RAM وROM مدمجة على الشريحة. | يعتمد على ذاكرة RAM وROM خارجية. |
| الوظائف | مصمم للقيام بمهام محددة وبسيطة ضمن أنظمة مدمجة. | مصمم للقيام بمهام معالجة معقدة ومتعددة في أنظمة تشغيل عالية الأداء. |
| استهلاك الطاقة | يستهلك طاقة منخفضة، مما يجعله مناسباً للأجهزة التي تعمل على البطاريات. | يستهلك طاقة أعلى، ويفضل استخدامه في الأجهزة التي تعمل على مصدر طاقة دائم. |
| التكلفة | تكلفة أقل، حيث يحتوي على معظم الوحدات المطلوبة في شريحة واحدة. | تكلفة أعلى نظراً للحاجة إلى مكونات خارجية إضافية. |
| أمثلة | Arduino، ESP32، PIC | Intel i7، AMD Ryzen، ARM Cortex |
ما هو المعالج الدقيق Microprocessor ؟
المعالج الدقيق هو وحدة تحكم في كمبيوتر دقيق ملفوف داخل شريحة صغيرة. ينفذ عمليات الوحدة المنطقية الحسابية (ALU) ويتواصل مع الأجهزة الأخرى المتصلة بها. إنها دائرة متكاملة واحدة يتم فيها دمج العديد من الوظائف.
في هذا المعالج الدقيق مقابل. برنامج تعليمي عن وحدة التحكم الدقيقة .
ما هو متحكم ؟
المتحكم الدقيق عبارة عن شريحة مُحسَّنة للتحكم في الأجهزة الإلكترونية. يتم تخزينها في دائرة متكاملة واحدة مخصصة لأداء مهمة معينة وتنفيذ تطبيق واحد محدد.
إنها دوائر مصممة خصيصًا للتطبيقات المضمنة وتستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية التي يتم التحكم فيها تلقائيًا. يحتوي على ذاكرة ومعالج وإدخال / إخراج قابل للبرمجة.
الاختلافات الرئيسية
يتكون المعالج الدقيق من وحدة معالجة مركزية فقط ، بينما تحتوي وحدة التحكم الصغيرة على وحدة معالجة مركزية ، وذاكرة ، و I / O كلها مدمجة في شريحة واحدة.- يتم استخدام المعالجات الدقيقة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية بينما يتم استخدام وحدة التحكم الدقيقة في نظام مضمن.
- يستخدم المعالج الدقيق ناقلًا خارجيًا للواجهة مع ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة القراءة فقط (ROM) والأجهزة الطرفية الأخرى ، من ناحية أخرى ، يستخدم Microcontroller ناقل تحكم داخلي.
- تعتمد المعالجات الدقيقة على طراز Von Neumann. تعتمد وحدات التحكم الصغيرة على هندسة Harvard
- المعالج الدقيق معقد ومكلف ، مع وجود عدد كبير من التعليمات للمعالجة ولكن Microcontroller غير مكلف ومباشر مع تعليمات أقل للمعالجة.
أنواع المعالجات الدقيقة
الأنواع الهامة من المعالجات الدقيقة هي:
- مجموعة التعليمات المعقدة المعالجات الدقيقة
- الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق
- مجموعة تعليمات مختصرة من المعالجات الدقيقة
- معالجات الإشارات الرقمية المتعددة (DSPs)
أنواع الميكروكونترولر
فيما يلي أنواع مهمة من وحدات التحكم الدقيقة:
- متحكم 8 بت
- 16 بت متحكم
- متحكم 32 بت
- متحكم مضمن
- متحكم ذاكرة خارجية
تاريخ المعالجات الدقيقة
هنا ، هي المعلم المهم من تاريخ المعالج الدقيق
- اخترعت Fairchild Semiconductors أول دائرة متكاملة (IC) في عام 1959.
- في عام 1968 ، أسس روبرت نويس وجوردان مور وأندرو جروف شركتهم الخاصة إنتل.
- نمت إنتل من 3 رجال ناشئين في عام 1968 إلى عملاق صناعي بحلول عام 1981.
- في عام 1971 ، ابتكرت شركة INTEL الجيل الأول من المعالجات الدقيقة 4004 التي تعمل بسرعة ساعة تبلغ 108 كيلو هرتز
- من عام 1973 إلى عام 1978 ، تم تصنيع المعالجات الدقيقة من الجيل الثاني 8 بت مثل Motorola 6800 و 6801 و INTEL-8085 و Zilog’s-Z80.
- في عام 1978 ، ظهرت عملية الجيل الثالث Intel 8008 في السوق.
- في أوائل الثمانينيات ، أصدرت إنتل الجيل الرابع من معالجات 32 بت.
- في عام 1995 ، تم إصدار إنتل في معالجات الجيل الخامس 64 بت.
تاريخ متحكم
فيما يلي معالم مهمة من تاريخ وحدة التحكم الدقيقة:
- استخدم لأول مرة في عام 1975 (Intel 8048)
- مقدمة EEPROM في عام 1993
- في نفس العام ، قدم Atmel أول متحكم باستخدام ذاكرة فلاش.
المعالج الدقيق مقابل متحكم دقيق: ما هو الفرق؟
هنا هو الفرق بين المعالج الدقيق مقابل متحكم دقيق
| معالج دقيق | متحكم |
|---|---|
| المعالج الدقيق هو قلب نظام الكمبيوتر. | وحدة التحكم الصغيرة هي قلب النظام المضمن. |
| إنه مجرد معالج ، لذا يجب توصيل مكونات الذاكرة والإدخال / الإخراج خارجيًا | يحتوي Micro Controller على معالج إلى جانب الذاكرة الداخلية ومكونات الإدخال / الإخراج. |
| يجب توصيل الذاكرة والإدخال / الإخراج خارجيًا ، بحيث تصبح الدائرة كبيرة. | الذاكرة و I / O موجودان بالفعل ، والدائرة الداخلية صغيرة. |
| لا يمكنك استخدامه في أنظمة مضغوطة | يمكنك استخدامه في الأنظمة المدمجة. |
| تكلفة النظام بأكمله مرتفعة | تكلفة النظام بأكمله منخفضة |
| بسبب المكونات الخارجية ، فإن إجمالي استهلاك الطاقة مرتفع. لذلك ، فهي ليست مثالية للأجهزة التي تعمل بالطاقة المخزنة مثل البطاريات. | نظرًا لانخفاض المكونات الخارجية ، يكون إجمالي استهلاك الطاقة أقل. لذلك يمكن استخدامه مع الأجهزة التي تعمل بالطاقة المخزنة مثل البطاريات. |
| لا تحتوي معظم المعالجات الدقيقة على ميزات توفير الطاقة. | توفر معظم وحدات التحكم الدقيقة وضع توفير الطاقة. |
| يستخدم بشكل رئيسي في أجهزة الكمبيوتر الشخصية. | يتم استخدامه بشكل أساسي في الغسالة ومشغلات MP3 والأنظمة المدمجة. |
| يحتوي المعالج الدقيق على عدد أقل من السجلات ، لذا فإن المزيد من العمليات تعتمد على الذاكرة. | متحكم لديه المزيد من التسجيل. ومن ثم فإن البرامج أسهل في الكتابة. |
| تعتمد المعالجات الدقيقة على نموذج فون نيومان | تعتمد وحدات التحكم الصغيرة على هندسة هارفارد |
| إنها وحدة معالجة مركزية على شريحة واحدة متكاملة تعتمد على السيليكون. | إنه نتيجة ثانوية لتطوير المعالجات الدقيقة مع وحدة المعالجة المركزية إلى جانب الأجهزة الطرفية الأخرى. |
| لا تحتوي على ذاكرة وصول عشوائي (RAM) وذاكرة قراءة فقط (ROM) ووحدات إدخال وإخراج وأجهزة ضبط الوقت والأجهزة الطرفية الأخرى على الشريحة. | يحتوي على وحدة المعالجة المركزية مع ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط والأجهزة الطرفية الأخرى المضمنة في شريحة واحدة. |
| يستخدم ناقل خارجي لواجهة ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط والأجهزة الطرفية الأخرى. | إنها تستخدم ناقل تحكم داخلي. |
| يمكن للأنظمة القائمة على المعالجات الدقيقة أن تعمل بسرعة عالية جدًا بسبب التكنولوجيا المستخدمة. | تعمل الأنظمة القائمة على وحدة التحكم الدقيقة حتى 200 ميجا هرتز أو أكثر اعتمادًا على البنية. |
| يتم استخدامه للتطبيقات ذات الأغراض العامة
التي تسمح لك بمعالجة كميات كبيرة من البيانات. |
يتم استخدامه للأنظمة الخاصة بالتطبيقات. |
| إنه معقد ومكلف ، مع وجود عدد كبير من التعليمات التي يجب معالجتها. | إنه بسيط وغير مكلف مع عدد أقل من التعليمات للمعالجة. |
ميزات المعالجات الدقيقة
فيما يلي بعض الميزات الهامة للمعالج الدقيق:
- يقدم برنامج شاشة / مصحح أخطاء مدمج مع إمكانية المقاطعة
- كمية كبيرة من التعليمات كل منها تنفذ تنوعًا مختلفًا من نفس العملية
- يقدم I / O الموازي
- مؤقت دورة التعليمات
- واجهة الذاكرة الخارجية
ميزات متحكم دقيق
فيما يلي بعض الميزات المهمة لـ Microcontroller:
- إعادة تعيين المعالج
- البرنامج والذاكرة المتغيرة (RAM) دبابيس الإدخال / الإخراج
- جهاز تسجيل الوقت المعالج المركزي
- توقيت دورة التعليمات
تطبيقات المعالجات الدقيقة
تستخدم المعالجات الدقيقة بشكل أساسي في أجهزة مثل:
- حاسبات
- نظام المحاسبة
- آلة الألعاب
- وحدات تحكم صناعية معقدة
- إشارة المرور
- بيانات التحكم
- التطبيقات العسكرية
- أنظمة الدفاع
- أنظمة الحساب
تطبيقات الميكروكونترولر
تستخدم المتحكمات الدقيقة بشكل أساسي في أجهزة مثل:
- الهواتف المحمولة
- السيارات
- مشغلات CD / DVD
- غسالة ملابس
- الكاميرات
- أجهزة الإنذار الأمنية
- تحكم لوحة المفاتيح
- فرن المايكرويف
- ساعات
- مشغلات MP3
ملخص:
ما هو الفرق بين متحكم دقيق والمعالج الدقيق ؟
يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المعالج الدقيق والمتحكم الدقيق في أن المعالج الدقيق يتكون من وحدة معالجة مركزية فقط ، بينما يحتوي المتحكم الدقيق على وحدة معالجة مركزية وذاكرة ومدخلات ومخرجات مدمجة في شريحة واحدة. وحدة التحكم الدقيقة عبارة عن عدد قليل التكلفة ومباشر من التعليمات التي يجب معالجتها ، في حين أن المعالج الدقيق معقد ومكلف ، مع العديد من الإرشادات.
أيهما أفضل متحكم أم معالج دقيق ؟
كل من هذه العمليات جيدة. ومع ذلك ، أي واحد يجب أن تستخدمه يعتمد على متطلباتك. تُستخدم المتحكمات الدقيقة بشكل أساسي في التطبيقات الصغيرة مثل الغسالات والكاميرات وأجهزة الإنذار الأمنية ووحدات التحكم في لوحة المفاتيح وما إلى ذلك ، بينما يتم استخدام المعالجات الدقيقة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية ووحدات التحكم الصناعية المعقدة وإشارات المرور وأنظمة الدفاع وما إلى ذلك.
ما هو أسرع معالج دقيق أو متحكم دقيق؟
المعالجات الدقيقة أسرع بكثير من المتحكمات الدقيقة. تزيد سرعة المعالج الدقيق عن 1 جيجاهرتز. بينما في حالة وحدة التحكم الدقيقة ، تكون سرعة الساعة 200 ميجا هرتز أو أكثر ، اعتمادًا على البنية.
ما هو الــ Microprocessor ؟
هو المعالج الذي يُرمز له بـ “CPU”، والذي يحتوي علي ملايين الترانزستورات بدون RAM أو ROM او I/O PORTS؛ وهو كالموجود في حاسوبك الخاص، المنعان الشهيرين للمعالجات هما intel و AMD، ويُسمى أيضاً بـ “General Purpose Microprocessor”.
ما هو الـ Micro-Controller ؟
هو يجمع الـ processor وRAM وROM وI/O PORTS في شريحة واحدة، كما يُمكن أن يكون به “ADC _محول الإشارات التناظرية إلي إشارات رقمية”، وهذا كي يستطيع قراءة إشارات تناظرية والمصمم هو من يحدد حجم كل شيء حسب الاستخدام.
باختصار هو عبارة عن Microprocessor وبعض الأشياء إلى جانبه والتي تسمى “بيرفلز”، تساعده وتساعدك كذلك في استخدامه كما وتسهل عليك التعامل معه بعكس لو أنك تتعامل مع Microprocessor فيكون من الصعب أن تبرمجه وما إلى ذلك.
الخلاصة
يتميز الميكروكنترولر بتكامله مع المكونات الأساسية التي يحتاجها النظام، مما يجعله خيارًا مثاليًا لتشغيل الأجهزة المدمجة التي تتطلب تحكمًا مباشراً، منخفض التكلفة والطاقة. أما الميكروبروسيسور، فهو مخصص للأنظمة الكبيرة والمعقدة التي تحتاج إلى قدرة معالجة حسابية عالية وسرعات تنفيذ مرتفعة، ويعمل غالباً في أجهزة الكمبيوتر الشخصية وغيرها من التطبيقات ذات الأداء العالي.
